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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024171286
(43)【公開日】2024-12-11
(54)【発明の名称】入力装置
(51)【国際特許分類】
G01L 5/16 20200101AFI20241204BHJP
【ＦＩ】
G01L5/16
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023104217
(22)【出願日】2023-06-26
(31)【優先権主張番号】P 2023087506
(32)【優先日】2023-05-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006220
【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】志田 亮
【テーマコード（参考）】
2F051
【Ｆターム（参考）】
2F051AB02
2F051DA03
2F051DB03
(57)【要約】
【課題】操作入力を、液体を介して伝達する入力装置を提供する。
【解決手段】入力装置１００は、変形可能な触覚部２０及び伝達部３０を有し内部に流体を収容可能な容器１１を含む入力部１０と、伝達部３０に作用する力を検出するセンサ３００と、センサ３００が配置される配置部４０と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】入力装置１００は、変形可能な触覚部２０及び伝達部３０を有し内部に流体を収容可能な容器１１を含む入力部１０と、伝達部３０に作用する力を検出するセンサ３００と、センサ３００が配置される配置部４０と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
変形可能な触覚部及び伝達部を有し内部に流体を収容可能な容器を含む入力部と、
前記伝達部に作用する力を検出するセンサと、
前記センサが配置される配置部と、を備える入力装置。
前記伝達部に作用する力を検出するセンサと、
前記センサが配置される配置部と、を備える入力装置。
【請求項2】
前記センサは、前記伝達部に接触可能であり、前記伝達部に作用する力が伝達される検知部を備え、
前記検知部は、
前記触覚部に力が入力されていない場合に、前記伝達部に接触し、
前記触覚部に力が入力された場合に、前記触覚部に力が入力されていない場合と比較して強い力で、前記伝達部に接触する第１部分を含む、請求項１に記載の入力装置。
前記検知部は、
前記触覚部に力が入力されていない場合に、前記伝達部に接触し、
前記触覚部に力が入力された場合に、前記触覚部に力が入力されていない場合と比較して強い力で、前記伝達部に接触する第１部分を含む、請求項１に記載の入力装置。
【請求項3】
前記触覚部に力が入力された場合に、前記伝達部が前記検知部に接近する方向に押し出され、前記伝達部が前記検知部に接触する、請求項２に記載の入力装置。
【請求項4】
前記検知部は、互いに交差する第１方向及び第２方向に沿う第１平面を有し、
前記センサは、前記第１方向周り又は前記第２方向周りのモーメントを検知することにより前記第１平面の中心から離れた位置の力を検知することが可能である、請求項３に記載の入力装置。
前記センサは、前記第１方向周り又は前記第２方向周りのモーメントを検知することにより前記第１平面の中心から離れた位置の力を検知することが可能である、請求項３に記載の入力装置。
【請求項5】
前記検知部は、互いに交差する第１方向及び第２方向に沿う第１平面を有し、
前記触覚部を挟み込むように力が入力された状態で、前記触覚部が前記第１方向又は前記第２方向に連続的に加える力を変化させる場合に、前記第１部分が変形する請求項２又は３に記載の入力装置。
前記触覚部を挟み込むように力が入力された状態で、前記触覚部が前記第１方向又は前記第２方向に連続的に加える力を変化させる場合に、前記第１部分が変形する請求項２又は３に記載の入力装置。
【請求項6】
前記センサを収容するセンサ収容部を有し、
前記センサ収容部は、
前記伝達部を上面とし、
前記伝達部と交差する方向に延びる筒部を含み、
前記筒部の前記伝達部とは反対側の部分は、前記配置部に接続され、
前記センサは、前記伝達部、前記筒部、及び前記配置部に囲まれた空間に配置されている、請求項１又は２に記載の入力装置。
前記センサ収容部は、
前記伝達部を上面とし、
前記伝達部と交差する方向に延びる筒部を含み、
前記筒部の前記伝達部とは反対側の部分は、前記配置部に接続され、
前記センサは、前記伝達部、前記筒部、及び前記配置部に囲まれた空間に配置されている、請求項１又は２に記載の入力装置。
【請求項7】
前記伝達部の厚さは、前記触覚部の厚さよりも薄く、
前記伝達部は、前記触覚部よりも変形量が大きい、請求項１又は２に記載の入力装置。
前記伝達部は、前記触覚部よりも変形量が大きい、請求項１又は２に記載の入力装置。
【請求項8】
前記伝達部の剛性は、前記触覚部の剛性よりも低い、請求項１又は２に記載の入力装置。
【請求項9】
前記センサは、前記伝達部に接触可能であり、前記伝達部に作用する力が伝達される検知部を備え、
前記伝達部は、前記触覚部の内面に接する第１部を有する請求項１に記載の入力装置。
前記伝達部は、前記触覚部の内面に接する第１部を有する請求項１に記載の入力装置。
【請求項10】
前記容器は下面部を有し、
前記伝達部は、前記第１部に連結されると共に、前記検知部と接触する第２部を備え、
前記第１部は前記第２部よりも前記容器の下面部から離れている請求項９に記載の入力装置。
前記伝達部は、前記第１部に連結されると共に、前記検知部と接触する第２部を備え、
前記第１部は前記第２部よりも前記容器の下面部から離れている請求項９に記載の入力装置。
【請求項11】
前記伝達部は、前記第２部に接続される第３部を有し、
前記第２部は、本体部と、前記本体部から前記第３部と重なるように張り出す張出部と、有し、
前記下面部は、前記第２部の前記張出部と前記第３部との間に挟まれている請求項１０に記載の入力装置。
前記第２部は、本体部と、前記本体部から前記第３部と重なるように張り出す張出部と、有し、
前記下面部は、前記第２部の前記張出部と前記第３部との間に挟まれている請求項１０に記載の入力装置。
【請求項12】
前記容器の内部空間は、前記伝達部によって第１空間と第２空間とに分割され、
前記伝達部は、前記第１空間と第２空間とを連通する空間連通部を有する請求項９～１１の何れか一項に記載の入力装置。
前記伝達部は、前記第１空間と第２空間とを連通する空間連通部を有する請求項９～１１の何れか一項に記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、入力装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、使用者の操作入力を検出可能な入力装置は、操作入力による力を検出可能なセンサを備える（例えば特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－１８５２９６号公報
【特許文献2】特開２０１３－０８０３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
操作入力に基づく力を、流体を介して伝達する入力装置がある（例えば、特許文献２）。近年では、操作が複雑になり、複数方向の力を、流体を介して検知する入力装置が求められている。本開示は、操作入力に基づく複数方向の力を、流体を介して伝達可能な入力装置を提供することを目的とする。また、流体を介した場合は伝達力が弱いため、操作入力に基づく複数方向の力を、部材を介して伝達可能な入力装置を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示に係る入力装置は、変形可能な触覚部及び伝達部を有し内部に流体を収容可能な容器を含む入力部と、伝達部に作用する力を検出するセンサと、センサが配置される配置部と、を備える。
【発明の効果】
【0006】
本開示は、操作入力に基づく力を、流体を介して伝達可能な入力装置を提供することができる。また、操作入力に基づく複数方向の力を、部材を介して伝達可能な入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】第１実施形態に係る入力装置を示す斜視図の一例である。
【図2】第１実施形態に係る入力装置を示す断面図の一例である。
【図3】センサ、及びセンサ収容部を拡大して示す断面図の一例である。
【図4】Ｘ軸に沿う力Ｆｘ、Ｙ軸に沿う力Ｆｙ、Ｚ軸に沿う力Ｆｚ、Ｘ軸周りのモーメントＭｘ、Ｙ軸周りのモーメントＭｙ、及びＺ軸周りのモーメントＭｚの向きを示す図の一例である。
【図5】センサの平面図であり、伝達部から力を受けている領域を示す図の一例である。
【図6】センサの平面図であり、伝達部から力を受けている領域を示す図の一例である。
【図7】センサの平面図であり、伝達部から力を受けている領域を示す図の一例である。
【図8】第２実施形態に係る入力装置の入力部を示す断面図の一例である。
【図9】第３実施形態に係る入力装置の入力部を示す断面図の一例である。
【図10】第４実施形態に係る力覚センサ装置を示す斜視図の一例である。
【図11】センサチップ、フレキシブル基板、及び起歪体を示す斜視図の一例である。
【図12】力覚センサ装置の起歪体を示す断面斜視図の一例である。
【図13】センサ、及びセンサ収容部の変形例を示す断面図の一例である。
【図14】第５実施形態に係る入力装置の入力部を示す断面図の一例である。
【図15】第５実施形態に係る入力装置の触覚部に力が加わった時の一例を示す図である。
【図16】第５実施形態に係る入力装置の触覚部に力が加わった時の別の一例を示す図である。
【図17】第５実施形態に係る入力装置の触覚部に力が加わった時のさらに別の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、実施形態に係る入力装置について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。
【0009】
［実施形態に係る入力装置］
図１～図８を参照して、第１実施形態に係る入力装置１００について説明する。図１は、第１実施形態に係る入力装置１００を示す斜視図である。図２は、第１実施形態に係る入力装置１００を示す断面図である。図３は、センサ３００、及びセンサ収容部６０を拡大して示す断面図である。図１～図３には、参考のため、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示されている。必要に応じ、他の図においても、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示される。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、直交していなくてもよい。ＸＹ面は、Ｘ軸及びＹ軸に沿う面である。ＸＺ面は、Ｘ軸及びＺ軸に沿う面である。ＹＺ面は、Ｙ軸及びＺ軸に沿う面である。
図１～図８を参照して、第１実施形態に係る入力装置１００について説明する。図１は、第１実施形態に係る入力装置１００を示す斜視図である。図２は、第１実施形態に係る入力装置１００を示す断面図である。図３は、センサ３００、及びセンサ収容部６０を拡大して示す断面図である。図１～図３には、参考のため、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示されている。必要に応じ、他の図においても、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示される。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、直交していなくてもよい。ＸＹ面は、Ｘ軸及びＹ軸に沿う面である。ＸＺ面は、Ｘ軸及びＺ軸に沿う面である。ＹＺ面は、Ｙ軸及びＺ軸に沿う面である。
【0010】
図１及び図２示されるように、入力装置１００は、内部に流体を収容可能な容器１１を含む入力部１０と、配置部４０とを備える。入力装置１００は、図２に示されるように、センサ３００を備える。入力装置１００は、例えば、電子機器に対する入力操作を入力可能な装置である。入力装置１００は、その他の機械、装置等に対する入力操作を入力するための装置として利用可能である。
【0011】
［入力部］
入力部１０は、ユーザによって操作可能な入力部である。
入力部１０は、ユーザによって操作可能な入力部である。
【0012】
［容器１１］
容器１１は、流体を収容可能な容器である。流体は、液体及び気体を含む。流体は、ゲルでもよい。容器１１は、触覚部２０及び伝達部３０を有する。容器１１の内部には、空洞１２が形成されている。空洞１２は、触覚部２０及び伝達部３０によって囲まれた空間である。容器１１は、例えば円錐形を成す。容器１１は、円錐部及び底部を含む。また、容器１１には、空洞１２に流体を流入、流出させるための流通口１１ａが形成されている。流通口１１ａは、例えばシール材によりシールされている。流通口１１ａは、例えば頂部に形成されている。容器１１は、例えば、円柱状でもよく、球体でもよく、直方体でもよい。
容器１１は、流体を収容可能な容器である。流体は、液体及び気体を含む。流体は、ゲルでもよい。容器１１は、触覚部２０及び伝達部３０を有する。容器１１の内部には、空洞１２が形成されている。空洞１２は、触覚部２０及び伝達部３０によって囲まれた空間である。容器１１は、例えば円錐形を成す。容器１１は、円錐部及び底部を含む。また、容器１１には、空洞１２に流体を流入、流出させるための流通口１１ａが形成されている。流通口１１ａは、例えばシール材によりシールされている。流通口１１ａは、例えば頂部に形成されている。容器１１は、例えば、円柱状でもよく、球体でもよく、直方体でもよい。
【0013】
［触覚部］
触覚部２０は、容器１１の一部を成す。触覚部２０は、一部が変形可能である。触覚部２０は、全部が変形可能でもよい。触覚部２０は、容器１１の円錐部分を形成する。触覚部２０の内部の空間に、流体が収容される。触覚部２０は、変形可能であり、容器１１の一部を形成可能であればよい。触覚部２０は、例えばシリコンから形成されている。触覚部２０は、例えばゴムから形成されていてもよい。
触覚部２０は、容器１１の一部を成す。触覚部２０は、一部が変形可能である。触覚部２０は、全部が変形可能でもよい。触覚部２０は、容器１１の円錐部分を形成する。触覚部２０の内部の空間に、流体が収容される。触覚部２０は、変形可能であり、容器１１の一部を形成可能であればよい。触覚部２０は、例えばシリコンから形成されている。触覚部２０は、例えばゴムから形成されていてもよい。
【0014】
触覚部２０は、容器１１の底部の一部を含んでもよい。本例では、触覚部２０は、容器１１の底部の外周部を含んでいる。触覚部２０は、ユーザによって操作される部分を含む。ユーザは、触覚部２０をつまんだり、押したり、引っ張ったり、曲げたり、ねじったりして、操作入力することができる。
【0015】
［伝達部］
図２及び図３に示されるように、伝達部３０は、容器１１の底部の一部を成す。伝達部３０は、少なくとも一部が変形可能であり、全部が変形可能であってもよい。伝達部３０は、例えば円盤状を成す。伝達部３０の厚さ方向は、Ｚ軸方向に沿う。伝達部３０は、触覚部２０に接合され、容器１１の内部に空洞１２を形成している。触覚部２０の底部には開口を有する部分２０ａが配置されている。伝達部３０は開口に配置されている。触覚部２０に入力された力は、空洞１２内に配置された流体を介して伝達部３０に伝達される。
図２及び図３に示されるように、伝達部３０は、容器１１の底部の一部を成す。伝達部３０は、少なくとも一部が変形可能であり、全部が変形可能であってもよい。伝達部３０は、例えば円盤状を成す。伝達部３０の厚さ方向は、Ｚ軸方向に沿う。伝達部３０は、触覚部２０に接合され、容器１１の内部に空洞１２を形成している。触覚部２０の底部には開口を有する部分２０ａが配置されている。伝達部３０は開口に配置されている。触覚部２０に入力された力は、空洞１２内に配置された流体を介して伝達部３０に伝達される。
【0016】
［センサ］
センサ３００は、伝達部３０に作用する力を検出する。センサ３００は、例えば力覚センサである。力覚センサの詳細については後述する。センサ３００は、力覚センサに限定されない。センサ３００は、例えば、静電容量センサ、ひずみゲージ、光学センサ、磁気センサでもよい。センサ３００は、例えば、センサチップを有するセンサ本体３００ａを備える。
センサ３００は、伝達部３０に作用する力を検出する。センサ３００は、例えば力覚センサである。力覚センサの詳細については後述する。センサ３００は、力覚センサに限定されない。センサ３００は、例えば、静電容量センサ、ひずみゲージ、光学センサ、磁気センサでもよい。センサ３００は、例えば、センサチップを有するセンサ本体３００ａを備える。
【0017】
［検知部］
センサ３００は、検知部５０を含む。検知部５０には、伝達部３０に作用する力が伝達される。検知部５０は、伝達部３０に接触可能である。検知部５０は、Ｚ軸方向において、センサ本体３００ａと伝達部３０との間に配置されている。検知部５０は、例えば円盤状を成している。検知部５０の厚さ方向は、Ｚ軸方向に沿う。
センサ３００は、検知部５０を含む。検知部５０には、伝達部３０に作用する力が伝達される。検知部５０は、伝達部３０に接触可能である。検知部５０は、Ｚ軸方向において、センサ本体３００ａと伝達部３０との間に配置されている。検知部５０は、例えば円盤状を成している。検知部５０の厚さ方向は、Ｚ軸方向に沿う。
【0018】
検知部５０は、第１部分を含む。検知部５０の第１部分は、触覚部２０に力が入力されていない場合に、伝達部３０に接触している。検知部５０の第１部分は、触覚部２０に力が入力されている場合に、触覚部２０に力が入力されていない場合と比較して強い力で、伝達部３０に接触する。触覚部２０に力が入力されていない場合とは、ユーザが触覚部２０にふれていない場合である。触覚部２０に力が入力されている場合とは、ユーザが触覚部２０に力を加えている状態である。第１部分については、図５～図７で詳細に説明する。
【0019】
伝達部３０は、触覚部２０に力が入力された場合に、検知部５０に接近する方向に押し出される。Ｚ軸方向において、伝達部３０と検知部５０との間に隙間があってもよい。伝達部３０は、検知部５０に接近する方向に押し出されて、検知部５０に接触することができる。
【0020】
検知部５０は、互いに交差するＸ軸方向及びＹ軸方向に沿う平面５１を有する。平面５１は、第１平面の一例である。Ｘ軸方向は、第１方向の一例である。Ｙ軸方向は、第２方向の一例である。
【0021】
センサ３００は、平面５１の中心Ｃ１から離れた位置のＸ軸周り又はＹ軸周りのモーメントを検知可能である。平面５１の中心Ｃ１とは、Ｚ軸方向に見た場合の検知部５０の中心でもよい。
【0022】
例えば触覚部２０を挟み込むように力が入力された状態で、触覚部２０がＸ軸方向又はＹ軸方向に押された場合に変形する。すると、流体を介して伝達部３０がＺ軸方向において検知部５０の方向に押し出されるように変形する。その結果、第１部分が形成され、センサ３００は、検知部５０に作用する力を検知できる。
【0023】
［配置部］
図２及び図３に示されるように、入力装置１００は、センサ３００が配置される配置部４０を備える。図１に示されるように、配置部４０は、基部４１と、支持台４２と、端子４３とを含む。基部４１は、例えば板状を成す、基部４１は、例えば机等に載置可能な底面を含む。支持台４２は、基部４１からＺ軸方向に張り出す。支持台４２は、例えば直方体状を成す。支持台４２は、支持面４２ａを含む。支持面４２ａには、入力部１０及びセンサ３００が配置される。
図２及び図３に示されるように、入力装置１００は、センサ３００が配置される配置部４０を備える。図１に示されるように、配置部４０は、基部４１と、支持台４２と、端子４３とを含む。基部４１は、例えば板状を成す、基部４１は、例えば机等に載置可能な底面を含む。支持台４２は、基部４１からＺ軸方向に張り出す。支持台４２は、例えば直方体状を成す。支持台４２は、支持面４２ａを含む。支持面４２ａには、入力部１０及びセンサ３００が配置される。
【0024】
図１に示される端子４３は、データ出力端子である。端子４３は、基部４１に設けられている。端子４３は、センサ３００のセンサチップと電気的に接続されている。支持台４２及び基部４１には、端子４３とセンサチップとを接続する配線が形成されている。センサ３００によって測定されたデータは、端子４３を介して出力される。
【0025】
［センサ収容部］
次に図２及び図３を参照してセンサ３００を収容するセンサ収容部６０について説明する。入力装置１００は、センサ収容部６０を有する。センサ収容部６０は、伝達部３０及び筒部６１と、を含む。筒部６１の軸線方向は、Ｚ軸方向に沿う。筒部６１は、伝達部３０から配置部４０の支持面４２ａに向かって張り出す。伝達部３０は、筒部６１の一方の開口を閉じるように形成されている。
次に図２及び図３を参照してセンサ３００を収容するセンサ収容部６０について説明する。入力装置１００は、センサ収容部６０を有する。センサ収容部６０は、伝達部３０及び筒部６１と、を含む。筒部６１の軸線方向は、Ｚ軸方向に沿う。筒部６１は、伝達部３０から配置部４０の支持面４２ａに向かって張り出す。伝達部３０は、筒部６１の一方の開口を閉じるように形成されている。
【0026】
筒部６１の配置部４０に近い方の端部には、フランジ６２が形成されている。フランジ６２は、筒部６１から筒部６１の径方向外側に張り出す。フランジ６２は、配置部４０の支持面４２ａ上に配置される。センサ３００は、伝達部３０、筒部６１、及び配置部４０に囲まれた空間に配置されている。
【0027】
センサ３００は、配置部４０の支持台４２に対して固定される。センサ３００は、支持台４２に対して、ねじ止めされていてもよい。
【0028】
［触覚部及び伝達部の剛性］
次に触覚部２０及び伝達部３０の剛性について説明する。図３に示されるように、触覚部２０及び伝達部３０は、同じ材質から形成されている場合は、伝達部３０の厚さＴ３０は、触覚部２０の厚さＴ２０よりも薄いことが好ましい。その結果、ユーザが触覚部２０に力を加えると、流体を介して伝達部３０が変形することが可能になる。
次に触覚部２０及び伝達部３０の剛性について説明する。図３に示されるように、触覚部２０及び伝達部３０は、同じ材質から形成されている場合は、伝達部３０の厚さＴ３０は、触覚部２０の厚さＴ２０よりも薄いことが好ましい。その結果、ユーザが触覚部２０に力を加えると、流体を介して伝達部３０が変形することが可能になる。
【0029】
また、剛性については下の関係が成り立つ。
「押したときの発生圧力×触覚部内面面積」を力にした触覚部全体の剛性・・・（１）
「押したときの発生圧力×伝達部面積」を力にした伝達部全体の剛性・・・（２）
（１）＞（２）
すなわち、触覚部２０と伝達部３０の面積が同じであれば、伝達部３０の剛性は、触覚部２０の剛性よりも低いことが好ましい。伝達部３０は、触覚部２０と比較して、変形しやすい。その結果、ユーザが触覚部２０に力を加えると、流体を介して伝達部３０が変形することが可能になる。
「押したときの発生圧力×触覚部内面面積」を力にした触覚部全体の剛性・・・（１）
「押したときの発生圧力×伝達部面積」を力にした伝達部全体の剛性・・・（２）
（１）＞（２）
すなわち、触覚部２０と伝達部３０の面積が同じであれば、伝達部３０の剛性は、触覚部２０の剛性よりも低いことが好ましい。伝達部３０は、触覚部２０と比較して、変形しやすい。その結果、ユーザが触覚部２０に力を加えると、流体を介して伝達部３０が変形することが可能になる。
【0030】
［流体］
入力部１０の容器１１の内部には、流体が収容されている。流体は、液体でもよく、気体でもよい。また、例えば水などの流体は例えばシリコンゲルなどのゲルでもよい。気体は、例えば空気でもよい。液体またはゲルは、例えば容器１１の空洞１２に充満されている。
入力部１０の容器１１の内部には、流体が収容されている。流体は、液体でもよく、気体でもよい。また、例えば水などの流体は例えばシリコンゲルなどのゲルでもよい。気体は、例えば空気でもよい。液体またはゲルは、例えば容器１１の空洞１２に充満されている。
【0031】
例えば、ユーザが触覚部２０を握ると、容器１１の内部の液体（流体）が変化して、伝達部３０が検知部５０を強い力で押す。伝達部３０を介して、検知部５０に力が伝達される。ユーザが触覚部２０を握る握り方に応じて、容器１１の内部の液体が変化する。液体が変化するとは、液体を収容する容器１１の外形が変化することをいう。容器１１の外形が変化することは、触覚部２０及び伝達部３０の形状が変化することを含む。ユーザが触覚部２０に加えた力は、液体及び伝達部３０を介して、検知部５０に伝達される。
【0032】
［センサによる検出］
図４は、Ｘ軸に沿う力Ｆｘ、Ｙ軸に沿う力Ｆｙ、Ｚ軸に沿う力Ｆｚ、Ｘ軸周りのモーメントＭｘ、Ｙ軸周りのモーメントＭｙ、及びＺ軸周りのモーメントＭｚの向きを示す図である。センサ３００は、例えば、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力Ｆｙ、及びＺ軸方向の力Ｆｚを検出できる。センサ３００は、Ｘ軸を軸として回転させるモーメントＭｘ、Ｙ軸を軸として回転させるモーメントＭｙ、及びＺ軸を軸として回転させるモーメントＭｚを検出できる。
図４は、Ｘ軸に沿う力Ｆｘ、Ｙ軸に沿う力Ｆｙ、Ｚ軸に沿う力Ｆｚ、Ｘ軸周りのモーメントＭｘ、Ｙ軸周りのモーメントＭｙ、及びＺ軸周りのモーメントＭｚの向きを示す図である。センサ３００は、例えば、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力Ｆｙ、及びＺ軸方向の力Ｆｚを検出できる。センサ３００は、Ｘ軸を軸として回転させるモーメントＭｘ、Ｙ軸を軸として回転させるモーメントＭｙ、及びＺ軸を軸として回転させるモーメントＭｚを検出できる。
【0033】
なお、各図においてＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向が矢印で図示されている場合がある。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向は、センサ３００を基準とする。例えば、センサ３００の向きが変化した場合には、センサ３００の向きに応じてＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の向きも変化する。Ｘ軸方向は、矢印で示す向きとその逆向きの両方を含む。Ｙ軸方向は、矢印で示す向きとその逆向きの両方を含む。Ｚ軸方向は、矢印で示す向きとその逆向きの両方を含む。
【0034】
表１は、触覚部に対する操作と、センサによる検出との関係を示す表である。図１に記載されたセンサ３００による検出は、センサ３００により検出される代表的な力の方向であり、これ以外の力が検出される場合もある。ユーザが触覚部２０をつまんだ場合には、センサ３００は、力Ｆｚを検出する。ここで、「つまむ」という動作は、触覚部２０に加わった力が流体を介して伝達部３０が検知部５０に対して押し付けられることになる。触覚部２０をつまむとは、触覚部２０を握ることを含む。ユーザが、触覚部２０をＺ軸方向に押した場合には、センサ３００は、力Ｆｚを検出する。ユーザが触覚部２０をＹ軸方向に倒した場合には、センサ３００は、力Ｆｙ及びモーメントＭｘを検出する。ユーザが触覚部２０をＸ軸方向に倒した場合には、センサ３００は、力Ｆｘ及びモーメントＭｙを検出する。ユーザが触覚部２０をつまんでＺ軸を中心にグルグル回すように操作した場合には、センサ３００は、力Ｆｘ，力Ｆｙ，力Ｆｚ，モーメントＭｘ，及びモーメントＭｙを検出する。ユーザが触覚部２０をつまんでＺ軸を中心にひねるように操作した場合には、センサ３００は、力Ｆｚ，モーメントＭｚを検出する。ユーザが触覚部２０を操作することにより、従来のボタンを押すような入力操作や、レバーを倒すような方向入力操作を実行できる。
【0035】
【表1】
【0036】
図５～図７は、センサ３００の平面図であり、伝達部３０から力を受けている領域を示す図である。図５に示される状態はユーザが触覚部２０をつまむ、または、触覚部２０をＺ方向に押した場合の一例を示している。この場合、センサ３００は、例えば、力Ｆｚを検出可能である。図５では、検知部５０における中心の領域Ｒ１に力が作用している。ここで、領域Ｒ１は、触覚部２０に力が入力されている場合に、触覚部２０に力が入力されていない場合と比較して強い力で、伝達部３０が検知部５０に接触している部分である。領域Ｒ１は、例えば円形を成している。すなわち、領域Ｒ１は検知部５０の第１部分の一例である。
【0037】
図６に示される状態はユーザが触覚部２０をＸ軸負方向、Ｙ軸正方向に倒した場合の一例を示している。ここでは、矢印が示す方向を正方向、矢印とは反対向きを負方向とする。この場合、センサ３００は、例えば、力Ｆｚ、モーメントＭｘ、及びモーメントＭｙを検出する。図６では、検知部５０における中心から外れた領域Ｒ２に力が作用している。なお、センサ３００はモーメントＭｘ、モーメントＭｙを検出することにより、検知部５０の中心からどの程度離れた位置にあるかを検出することができる。ここで、領域Ｒ２は触覚部２０に力が入力されている場合に、触覚部２０に力が入力されていない場合と比較して強い力で、伝達部３０が検知部５０に接触している部分である。倒し方によって、領域Ｒ２は円にはならず、例えば、検知部５０の周方向に不定形に湾曲するような形状を成している。すなわち、領域Ｒ２は検知部５０の第１部分の一例である。
【0038】
図７に示される状態はユーザが触覚部２０をつまんで、Ｚ軸方向にグルグル回す場合の一例を示している。言い換えれば、ユーザが触覚部２０をつまんでＸ軸方向、または、Ｙ軸方向、または、Ｘ軸方向とＹ軸方向に連続的に加える力を変化させる場合である。この場合、センサ３００は、例えば、力Ｆｚ、モーメントＭｘ、及びモーメントＭｙを検出する。図７では、検知部５０における中心から外れた領域Ｒ３１～Ｒ３３に力が作用している。ここで、領域Ｒ３１～Ｒ３３は触覚部２０に力が入力されている場合に、触覚部２０に力が入力されていない場合と比較して強い力で、伝達部３０が検知部５０に接触している部分である。領域Ｒ３１～Ｒ３３は、例えば、検知部５０の周方向に不定形に湾曲するような形状を成している。力が作用する領域は、例えば、領域Ｒ３１、領域Ｒ３２、領域Ｒ３３の順に変化する。領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３１～Ｒ３３は、検知部５０の第１部分の一例である。
【0039】
［第１実施形態に係る入力装置の作用効果］
第１実施形態に係る入力装置１００は、変形可能な触覚部２０及び伝達部３０を有し内部に流体を収容可能な容器１１を含む入力部１０と、伝達部３０に作用する力を検出するセンサ３００と、センサ３００が配置される配置部４０と、を備える。この入力装置１００によれば、ユーザが触覚部２０を操作して入力した力を、容器１１内の流体を介して、センサ３００に伝達することができる。
第１実施形態に係る入力装置１００は、変形可能な触覚部２０及び伝達部３０を有し内部に流体を収容可能な容器１１を含む入力部１０と、伝達部３０に作用する力を検出するセンサ３００と、センサ３００が配置される配置部４０と、を備える。この入力装置１００によれば、ユーザが触覚部２０を操作して入力した力を、容器１１内の流体を介して、センサ３００に伝達することができる。
【0040】
本実施形態に係る入力装置１００によれば、複数方向の力を容器１１の内部の空洞１２に収容された流体を介して、センサ３００に伝達することができる。入力装置１００では、複雑な操作に基づく複数方向の力を、流体を介してセンサ３００に伝達できる。
【0041】
入力装置１００において、センサ３００は、伝達部３０に接触可能であり、伝達部３０に作用する力が伝達される検知部５０を備える。検知部５０は、触覚部２０に力が入力されていない場合に、伝達部３０に接触する。検知部５０は、触覚部２０に力が入力された場合に、触覚部２０に力が入力されていない場合と比較して強い力で、伝達部３０に接触する第１部分を含む。センサ３００は、第１部分に伝達された力を検出することができる。
【0042】
入力装置１００では、触覚部２０に力が入力された場合に、伝達部３０が検知部５０に接近する方向に押し出され、伝達部３０が検知部５０に強く接触する部分が生じる。その結果、センサ３００は、検知部５０を介して伝達された力を検出することができる。なお、「伝達部３０が検知部５０に強く接触する部分が生じる」とは、触覚部２０に力が入力されていない場合と比較して、伝達部３０が検知部５０に強く接触することをいう。
【0043】
入力装置１００では、検知部５０は、互いに交差するＸ軸方向（第１方向）及びＹ軸方向（第２方向）に沿う平面（第１平面）５１を有する。センサ３００は、平面５１の中心Ｃ１から離れた位置である領域Ｒ１，Ｒ２のＸ軸周り又はＹ軸周りのモーメントを検知可能である。センサ３００は、Ｘ軸周りのモーメントＭｘを検知することにより、平面５１の中心から離れた位置の力を検知することができる。センサ３００は、Ｙ軸周りのモーメントＭｙを検出することにより、力が加わった位置が平面５１の中心からどれだけ離れているかを検出することができる。
【0044】
また、入力装置１００では、触覚部２０を挟み込むように力が入力された状態で、触覚部２０がＸ軸方向又はＹ軸方向に連続的に加える力を変化させる場合に、第１部分が変形する。「連続的に加える力を変化させる場合」とは、加えられる力が一定ではない場合でもよい。
【0045】
また、入力装置１００は、センサ３００を収容するセンサ収容部６０を有する。センサ収容部６０は、伝達部３０を上面とし、伝達部３０と交差する方向に延びる筒部６１を含む。筒部６１の伝達部３０とは反対側の部分であるフランジ６２は、配置部に接続され、センサ３００は、伝達部３０、筒部６１、及び配置部４０に囲まれた空間に配置されている。入力装置１００によれば、センサ収容部６０の内部に、センサ３００を配置することができる。なお、「伝達部を上面とし」とは、上面を形成する部分に、伝達部が配置されていることをいう。
【0046】
また、入力装置１００において、伝達部３０の厚さＴ３０は、触覚部２０の厚さＴ２０よりも薄く、伝達部３０は、触覚部２０よりも変形量が大きい。入力装置１００では、伝達部３０が変形することにより、センサ３００に力を伝達することができる。
【0047】
また、入力装置１００において、伝達部３０の剛性は、触覚部２０の剛性よりも低い。入力装置１００では、伝達部３０が変形することにより、センサ３００に力を伝達することができる。
【0048】
また、入力装置１００において、流体は、液体又はゲルでもよい。入力装置１００では、容器１１の内部の液体又はゲルを介して、伝達部３０に力を伝達することができる。センサ３００は、伝達部３０を介して伝達された力を検出することができる。
【0049】
一般に圧縮率は液体よりも気体の方が大きい。流体に水を使うことにより、入力した力をセンサ３００に効率よく伝えることができる。一方、気体を使うことにより、入力した力を減衰させてセンサ３００に入力することができる。すなわち、液体、気体、ゲルを使い分けることにより、求められる力覚をセンサ３００が出力することができる。
【0050】
［第２実施形態に係る入力装置］
次に、図８を参照して第２実施形態に係る入力装置１００Ｂについて説明する。図８は、第２実施形態に係る入力装置１００Ｂの入力部１０を示す断面図である。図８に示される第２実施形態に係る入力装置１００Ｂが、第１実施形態に係る入力装置１００と違う点は、触覚部２０に代えて、触覚部２０とは形状が異なる触覚部２０Ｂを備える点である。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態と同様の説明は省略する。
次に、図８を参照して第２実施形態に係る入力装置１００Ｂについて説明する。図８は、第２実施形態に係る入力装置１００Ｂの入力部１０を示す断面図である。図８に示される第２実施形態に係る入力装置１００Ｂが、第１実施形態に係る入力装置１００と違う点は、触覚部２０に代えて、触覚部２０とは形状が異なる触覚部２０Ｂを備える点である。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態と同様の説明は省略する。
【0051】
入力装置１００Ｂの触覚部２０Ｂは、例えば円柱状（円筒状）を成している。触覚部２０Ｂの内部には、流体が収容される空間が形成されている。
【0052】
第２実施形態に係る入力装置１００Ｂにおいても、第１実施形態に係る入力装置１００と同様の作用効果を奏する。触覚部２０Ｂは、円柱状を成すように形成されていてもよい。入力部１０の容器１１は、円筒体を含むものでもよい。触覚部２０Ｂの形状は、円柱状に限定されず、例えば、直方体、立方体を成していてもよく、その他の形状を含むものでもよい。
【0053】
［第３実施形態に係る入力装置］
次に、図９を参照して第３実施形態に係る入力装置１００Ｃについて説明する。図９は、第３実施形態に係る入力装置１００Ｃの入力部１０を示す断面図である。図９に示される第３実施形態に係る入力装置１００Ｃが、第１実施形態に係る入力装置１００と違う点は、触覚部２０に代えて、触覚部２０とは形状が異なる触覚部２０Ｃを備える点である。なお、第３実施形態の説明において、第１実施形態と同様の説明は省略する。
次に、図９を参照して第３実施形態に係る入力装置１００Ｃについて説明する。図９は、第３実施形態に係る入力装置１００Ｃの入力部１０を示す断面図である。図９に示される第３実施形態に係る入力装置１００Ｃが、第１実施形態に係る入力装置１００と違う点は、触覚部２０に代えて、触覚部２０とは形状が異なる触覚部２０Ｃを備える点である。なお、第３実施形態の説明において、第１実施形態と同様の説明は省略する。
【0054】
入力装置１００Ｃの触覚部２０Ｃは、例えば球体を成している。触覚部２０Ｃの内部には、流体が収容される空間が形成されている。触覚部２０Ｃは、球面を含む。
【0055】
第３実施形態に係る入力装置１００Ｃにおいても、第１実施形態に係る入力装置１００と同様の作用効果を奏する。触覚部２０Ｃは、球体を成すように形成されていてもよい。入力部１０の容器１１は、球体を含むものでもよい。触覚部２０Ｃの形状は、球体に限定されず、例えば、半円形状、曲面を有する形状でもよく、その他の形状を含むものでもよい。
【0056】
［第４実施形態に係る力覚センサ装置３０１］
次に、第４実施形態に係る力覚センサ装置３０１について説明する。力覚センサ装置３０１は、上記のセンサ３００として適用可能なものである。本実施形態に係る力覚センサ装置３０１は、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力Ｆｙ、及びＺ軸方向の力Ｆｚを検出できる。力覚センサ装置３０１は、Ｘ軸を軸として回転させるモーメントＭｘ、Ｙ軸を軸として回転させるモーメントＭｙ、及びＺ軸を軸として回転させるモーメントＭｚを検出できる。
次に、第４実施形態に係る力覚センサ装置３０１について説明する。力覚センサ装置３０１は、上記のセンサ３００として適用可能なものである。本実施形態に係る力覚センサ装置３０１は、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力Ｆｙ、及びＺ軸方向の力Ｆｚを検出できる。力覚センサ装置３０１は、Ｘ軸を軸として回転させるモーメントＭｘ、Ｙ軸を軸として回転させるモーメントＭｙ、及びＺ軸を軸として回転させるモーメントＭｚを検出できる。
【0057】
【0058】
図１０及び図１１に示される本実施形態に係る力覚センサ装置３０１は、センサチップ４１０と、起歪体３２０と、フレキシブル基板３３０と、受力部３４０と、カバー３５０とを備える。受力部（検知部）３４０は、伝達部３０と接触するように配置される。受力部３４０は、図２及び図３に示される検知部５０である。起歪体３２０は、配置部４０上に配置される接続部５４０を有する。力覚センサ装置３０１は、例えば小型の力覚センサ装置である。カバー３５０は、筒状を成す。起歪体３２０の一部、及びセンサチップ４１０は、カバー３５０内に収容されている。フレキシブル基板３３０は、センサチップ４１０に接続されている。
【0059】
［受力部］
力覚センサ装置３０１は、伝達部３０に対してＺ軸方向に対向して配置される。力覚センサ装置３０１の受力部３４０は、伝達部３０に接続される。受力部３４０は、例えば円盤状を成す。受力部３４０には、複数のねじ穴３４２が形成されている。
力覚センサ装置３０１は、伝達部３０に対してＺ軸方向に対向して配置される。力覚センサ装置３０１の受力部３４０は、伝達部３０に接続される。受力部３４０は、例えば円盤状を成す。受力部３４０には、複数のねじ穴３４２が形成されている。
【0060】
受力部３４０の天面には、伝達部３０に接触する複数の接触面３４４（平面５１、第１平面）が形成されている。受力部３４０の天面は、Ｚ軸方向においてカバー３５０から離れた位置に配置されている。複数の接触面３４４は、ねじ穴３４２の周囲に形成されている。複数の接触面３４４は、接触面３４４の周囲の取付面３４６よりも、Ｚ軸方向において外側に張り出す段差面として形成されている。接触面３４４は、所定の表面粗さを有する。受力部３４０は、例えばステンレス鋼から形成できる。受力部３４０は、例えば溶接によって起歪体３２０に固定されてもよい。
【0061】
［接続部］
力覚センサ装置３０１は、配置部４０の支持面４２ａに対してＺ軸方向に対向して配置される。配置部４０は、Ｚ軸方向において、力覚センサ装置３０１に対して伝達部３０と反対側に配置される。力覚センサ装置３０１の接続部５４０は、配置部４０に接続される。接続部５４０は、例えば円盤状を成す。図２及び図３に示されるように、接続部５４０には、複数のねじ穴５４２が形成されている。ねじ穴５４２に挿通されるねじにより、接続部５４０は、配置部４０に取り付けられる。
力覚センサ装置３０１は、配置部４０の支持面４２ａに対してＺ軸方向に対向して配置される。配置部４０は、Ｚ軸方向において、力覚センサ装置３０１に対して伝達部３０と反対側に配置される。力覚センサ装置３０１の接続部５４０は、配置部４０に接続される。接続部５４０は、例えば円盤状を成す。図２及び図３に示されるように、接続部５４０には、複数のねじ穴５４２が形成されている。ねじ穴５４２に挿通されるねじにより、接続部５４０は、配置部４０に取り付けられる。
【0062】
接続部５４０の底面には、配置部４０の支持面４２ａに接触する複数の接触面が形成されている。接続部５４０の底面は、Ｚ軸方向においてカバー３５０から離れた位置に配置されている。複数の接触面は、ねじ穴５４２の周囲に形成されている。
【0063】
［センサチップ］
センサチップ４１０は、図１１に示されるように、起歪体３２０に搭載されている。センサチップ４１０は、起歪体３２０の上面側に、起歪体３２０から突出しないように接着されている。センサチップ４１０は、Ｚ軸方向において受力部３４０に近い位置に配置されている。
センサチップ４１０は、図１１に示されるように、起歪体３２０に搭載されている。センサチップ４１０は、起歪体３２０の上面側に、起歪体３２０から突出しないように接着されている。センサチップ４１０は、Ｚ軸方向において受力部３４０に近い位置に配置されている。
【0064】
センサチップ４１０は、１チップで６軸を検知するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）センサチップであり、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板等の半導体基板から形成されている。センサチップ１１０の平面形状は、例えば、３０００μｍ角程度の正方形とすることができる。なお、センサチップ４１０の構成は、本出願人により出願された特許出願（特開２０１８－１８５２９６号公報）等により知られているので、詳細な説明は省略する。
【0065】
［フレキシブル基板］
フレキシブル基板３３０は、センサチップ４１０に対して信号の入出力を行う。フレキシブル基板３３０の一端側は、センサチップ４１０に接続され、カバー３５０内に配置されている。フレキシブル基板３３０の一端側は適宜屈曲された状態で、起歪体３２０の上面及び側面に配置されている。フレキシブル基板３３０の各電極３３１は、例えばボンディングワイヤによってセンサチップ４１０と電気的に接続されている。
フレキシブル基板３３０は、センサチップ４１０に対して信号の入出力を行う。フレキシブル基板３３０の一端側は、センサチップ４１０に接続され、カバー３５０内に配置されている。フレキシブル基板３３０の一端側は適宜屈曲された状態で、起歪体３２０の上面及び側面に配置されている。フレキシブル基板３３０の各電極３３１は、例えばボンディングワイヤによってセンサチップ４１０と電気的に接続されている。
【0066】
フレキシブル基板３３０には、能動部品３３２，３３３が実装されている。能動部品３３２，３３３は、アナログの電気信号をディジタルの電気信号に変換するＩＣ（ＡＤコンバータ）を含む。能動部品３３２，３３３は、例えば、センサチップ４１０から出力される力Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚを検出するブリッジ回路からのアナログ信号をディジタルの電気信号に変換する。フレキシブル基板３３０には、受動部品３３９が設けられている。受動部品３３９は、能動部品３３２，３３３に接続される抵抗及びコンデンサを含む。
【0067】
【0068】
接続部５４０は、起歪体３２０の一部であり、Ｚ軸方向において、受力部３４０から離れた位置に配置されている。起歪体３２０のうち、接続部５４０よりも上側の部分は、上述したように、カバー３５０によって覆われている。
【0069】
起歪体３２０は、上述した接続部５４０と、接続部５４０の上方に配置されてセンサチップ４１０を搭載するセンサチップ搭載部となるブロック体３２８と、ブロック体３２８の周囲に配置された複数の柱３２２ａと、複数の柱３２２ａを連結する複数の梁３２３ａ，３２３ｂ，３２３ｄと、を備える。
【0070】
複数の柱３２２ａは、Ｚ軸方向に見て、接続部５４０の中心に対して均等（点対称）となるように配置されている。柱３２２ａは、土台である接続部５４０からＺ軸方向に突出している。Ｚ軸方向において、柱３２２ａの接続部５４０とは反対側の端部は、梁３２３ａ，３２３ｂ，３２３ｄによって連結されている。
【0071】
ブロック体３２８は、Ｚ軸方向に見て、複数の柱３２２ａの中心に配置されている。ブロック体３２８は、Ｚ軸方向に見て例えば正方形を成している。ブロック体３２８は、Ｚ軸方向に見て、正方形を成すものに限定されず、その他の多角形でもよく、円形でもよい。ブロック体３２８の太さは、柱３２２ａよりも太い。ブロック体３２８のＺ軸方向の長さは、柱３２２ａよりも短い。
【0072】
ブロック体３２８は、Ｚ軸方向において、接続部５４０から離れた位置に配置されている。ブロック体３２８は、Ｚ軸方向に見て、仮想の円の径方向に延びる複数の接続用梁３２８ａを介して複数の柱３２２ａに接続されている。Ｚ軸方向に見て、接続用梁３２８ａは、ブロック体３２８の角部と、角部と対向する複数の柱３２２ａ，３２２ｂとを接続する。
【0073】
接続用梁３２８ａは、Ｚ軸方向において、柱３２２ａ，３２２ｂの中間より下側に接続されていてもよい。接続用梁３２８ａの太さ及び厚さは、柱３２２ａ，３２２ｂ及び梁３２３ａよりも細くかつ薄く形成されている。これにより、接続用梁３２８ａの剛性を、柱３２２ａ，３２２ｂ及び梁３２３ａ，３２３ｂ,３２３ｄの剛性よりも低くできる。
【0074】
複数の梁３２３ａ，３２３ｂ,３２３ｄは、Ｚ軸方向において、接続部５４０とは反対側に張り出す部分を含む。複数の梁３２３ａは、複数の柱３２２ａ，３２２ｂよりも接続部５４０とは反対側に張り出している。Ｚ軸方向において、梁３２３ａの接続部５４０とは反対側の面には、入力部３２４ａ，３２４ｂ，３２４ｄが形成されている。入力部３２４ａ，３２４ｂ，３２４ｄは、Ｚ軸方向において、受力部３４０に最も近い位置に配置され、接続部５４０から最も離れた位置に配置されている。Ｚ軸方向に見て、入力部３２４ａ，３２４ｂ，３２４ｄは、隣接する複数の柱３２２ａ，３２２ｂの中間位置に配置されている。
【0075】
起歪体３２０は、複数の梁３２３ａ，３２３ｂ,３２３ｄから径方向内側に延びる複数の梁３２６ａ，３２６ｂ,３２６ｄを有する。複数の梁３２６ａ，３２６ｂ，３２６ｄは、Ｚ軸方向に見て、ブロック体３２８に重なる位置まで延びる。複数の梁３２３ａ，３２３ｂ，３２３ｄの先端部には、複数の第１接触部３２７ａ，３２７ｂ，３２７ｄが形成されている。第１接触部３２７ａ，３２７ｂ，３２７ｄは、センサチップ４１０と接触する接触面を有する。複数の第１接触部３２７ａ，３２７ｂ，３２７ｄは、複数の梁３２６ａ，３２６ｂ，３２６ｄを介して、入力部３２４ａ，３２４ｂ，３２４ｄに連結されている。複数の第１接触部３２７ａ，３２７ｂ，３２７ｄは、Ｚ軸方向に見て、ブロック体３２８に重なる位置に配置されている。複数の第１接触部３２７ａ，３２７ｂ，３２７ｄは、Ｚ軸方向において、ブロック体３２８と離間している。複数の第１接触部３２７ａ，３２７ｂ，３２７ｄは、Ｚ軸方向において、ブロック体３２８に対して、接続部５４０とは反対側に配置されている。
【0076】
また、ブロック体３２８には、Ｚ軸方向において、接続部５４０とは反対側に突出する複数の第２接触部３２５ｂ，３２５ｅが設けられている。複数の第２接触部３２５ｂ，３２５ｅは、センサチップ４１０と接触する面を含む。第２接触部３２５ｅは、Ｚ軸方向に見て、ブロック体３２８の中心に配置されている。複数の第２接触部３２５ａ，３２５ｂ，３２５ｄは、Ｚ軸方向に見て、ブロック体３２８の角部に対応する位置に配置されている。Ｘ軸方向及びＹ軸方向において、複数の第２接触部３２５ｂ間に、複数の第１接触部３２７ａ，３２７ｂ，３２７ｄが配置されている。
【0077】
力覚センサ装置３０１では、受力部３４０に負荷が作用すると、センサチップ４１０に接触する複数の第１接触部３２７ａ，３２７ｂ，３２７ｄと、複数の第２接触部３２５ｂ，３２５ｅとの間に相対変位が発生する。センサチップ４１０は、第１接触部３２７ａ，３２７ｂ，３２７ｄと、第２接触部３２５ａ，３２５ｂ，３２５ｅとの間の相対変位を検出して、力Ｆｘ、力Ｆｙ、力Ｆｚ、モーメントＭｘ、モーメントＭｙ、及びモーメントＭｚを検知する（検知可能である）。本実施形態に係る力覚センサ装置３０１は周知技術である。
【0078】
なお、入力装置１００に搭載されるセンサ３００は、上記の力覚センサ装置３０１に限定されず、その他の構造の力覚センサ装置でもよい。
【0079】
尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【0080】
図１３は、センサ、及びセンサ収容部の変形例を示す断面図の一例である。上記の実施形態では、触覚部２０に力が入力されていない場合に、伝達部３０が検知部５０に接触する場合について説明しているが、図１３に示すように、触覚部２０に力が入力されていない場合に、伝達部３０は、検知部５０に接触していなくてもよい。図１３に示すように伝達部３０と検知部５０の間には空間５２が形成されている。
【0081】
図１３に示す場合は、ユーザが触覚部２０に力を加えると、伝達部３０が検知部５０の方向に突出し、伝達部３０の一部が検知部５０の一部と接触する。この接触した部分が検知部５０の第１部分となる。その結果、センサ３００は、第１部分に伝達された力を検出することができる。
【0082】
触覚部２０に力を加えていない状態で、伝達部３０と検知部５０が接触していないため、触覚部２０に微小な力が加わっても、伝達部３０と検知部５０が接触しない。すなわち、振動などの微小な力では検知部５０の第１部分は形成されず、センサ３００は力を検出しない。その結果、振動などの雑音に強い入力装置が提供できる。
【0083】
上記の実施形態では、検知部５０が平面５１を有する場合について説明しているが、検知部５０は、例えば、湾曲面を有するものでもよい。
【0084】
［第５実施形態に係る入力装置］
次に、図１４～図１７を参照して第５実施形態に係る入力装置１００Ｄについて説明する。図１４は、第５実施形態に係る入力装置１００Ｄの入力部１０を示す断面図の一例である。図１４に示される第５実施形態に係る入力装置１００Ｄが、第１実施形態に係る入力装置１００と違う点は、伝達部３０とは形状が異なる伝達部３０Ｄを備える点である。なお、第５実施形態の説明において、第１実施形態と同様の説明は省略する。
次に、図１４～図１７を参照して第５実施形態に係る入力装置１００Ｄについて説明する。図１４は、第５実施形態に係る入力装置１００Ｄの入力部１０を示す断面図の一例である。図１４に示される第５実施形態に係る入力装置１００Ｄが、第１実施形態に係る入力装置１００と違う点は、伝達部３０とは形状が異なる伝達部３０Ｄを備える点である。なお、第５実施形態の説明において、第１実施形態と同様の説明は省略する。
【0085】
第５実施形態に係る入力装置１００Ｄは、伝達部３０Ｄを備える。伝達部３０Ｄは、容器１１を構成する触覚部２０の内面に接する第１部３１を有している。第１部３１はＺ軸方向に見て、例えば円形を成している。第１部３１は、リング状を成していてもよい。第１部３１は、Ｚ軸方向に見て周方向に連続している。第１部３１は、Ｚ軸方向において、容器１１の底面から離れている。第１部３１は、周方向に連続して触覚部２０の内面に接している。第１部３１は、全周において触覚部２０の内面に接していてもよい。容器１１の底面は、Ｚ軸方向において、第１部３１より検知部５０に近い部分でもよい。
【0086】
また、伝達部３０Ｄは、検知部５０の上面に接する第２部３２を有している。第２部３２は、検知部５０に対して例えばネジで固定されている。第２部３２には、ネジを挿通するため貫通孔３２ｃが設けられている。なお、第２部３２は変形しなくてもよい。
【0087】
第２部３２は、例えば円盤状を成している。第２部３２の厚さ方向は、Ｚ軸方向に沿う。
【0088】
また、伝達部３０Ｄは、第２部３２に接触する第３部３３を有している。第３部３３は、例えばリング状を成している。第３部３３は第２部３２を保持する。また、第３部３３は第２部３２と接触していても良い。第３部３３には、第２部３２が嵌る開口が形成されている。第２部３２は、第３部３３の開口に嵌っている。第２部３２の外周部は、第３部３３の開口の内周面に接している。伝達部３０Ｄは、第１部３１と第３部３３とを連結する連結部３４を有する。
【0089】
ここで、第１部３１は、Ｚ軸方向において第２部３２よりも容器１１の底面から離れた位置に存在している。同様に、第１部３１は、Ｚ軸方向において第３部よりも容器１１の底面から離れた位置に存在している。第１部３１は、第２部３２及び第３部３３よりも上方に配置されている。
【0090】
すなわち、第５実施形態に係る伝達部３０Ｄは、触覚部２０に作用した力を伝達部３０Ｄの第１部３１、連結部３４、第３部３３、及び第２部３２を介してセンサ３００の検知部に入力することができる。その結果、入力装置１００Ｄでは、触覚部２０に入力された力を、容器１１の内部の流体を介して伝達部３０Ｄを変形させて検知部５０に伝える伝達経路に加え、触覚部２０の変形を、伝達部３０Ｄを介して検知部５０に伝える伝達経路も形成される。そのため、入力装置１００Ｄでは、触覚部２０に入力された力の検出精度が向上する。
【0091】
例えば、伝達部３０Ｄの第１部３１、連結部３４、第３部３３の材料としては、ＡＢＳ（acrylonitrile butadiene styrene）樹脂、シリコンゴム、又はアクリル樹脂などを使用できる。また、流体に水などの液体を用いる場合、伝達部３０Ｄの第１部３１、連結部３４、第３部３３の材料としては、耐水性に優れたシリコンゴム、又はアクリル樹脂が好ましい。また、第２部３２の材料としてはＳＵＳ３０４などのステンレスが使用できる。ステンレスは、例えばオーステナイト系ステンレス鋼でもよい。ここで、触覚部２０に入力された力を検知部５０に伝えるために、第５実施形態の伝達部３０Ｄの剛性は、触覚部２０の剛性より高いことが好ましい。また、第５実施形態の伝達部３０Ｄは変形しなくても良い。
【0092】
また、容器１１は下面部１３を有している。下面部１３は変形可能であっても良い。ここで、伝達部３０Ｄの第２部３２は下面部１３に形成された開口に配置されている。容器１１は、触覚部２０、下面部１３、及び第２部３２を含む。
【0093】
伝達部３０Ｄの第１部３１は、触覚部２０の内周面に沿って円周状に一周するように配置されている。第２部３２は、下面部１３の開口を塞ぐ蓋でもよい。すなわち、伝達部３０Ｄは、容器１１の内部の空洞１２を、空間１２Ａと空間１２Ｂの２つに分割する。ここで、伝達部３０Ｄは、空間１２Ａと空間１２Ｂを連通する空間連通部３５を有している。空洞１２は、内部空間の一例である。空間１２Ａは、第１空間の一例であり、空間１２Ｂは、第２空間の一例である。
【0094】
この構成により、触覚部２０に力を加えた場合に、空間１２Ａ内の流体は空間連通部３５を介して空間Ｂに移動可能である。ここで、下面部１３が変形可能であることにより、触覚部２０に過度の力が加わっても、空間１２Ａ内の流体が空間１２Ｂに移動する。下面部１３が変形することにより、下面部１３は緩衝部として作用する。その結果、連結部３４に作用する力を緩和することにより、連結部３４が破損することが防止される。
【0095】
伝達部３０Ｄの第２部３２は、本体部３２ａ及び張出部３２ｂを有する。本体部３２ａは、例えば円盤状を成す。本体部３２ａの厚さ方向は、Ｚ軸方向に沿う。本体部３２ａは、第３部３３の開口部に配置されている。本体部３２ａは、下面部１３の開口部に配置されている。本体部３２ａは、Ｚ軸方向において、検知部５０の上に配置されている。Ｚ軸方向に見て、本体部３２ａは、検知部５０に重なるように配置されている。
【0096】
張出部３２ｂは、本体部３２ａの側面から径方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）外側に張り出す。張出部３２ｂは、Ｚ軸方向に見て、検知部５０よりも径方向外側に張り出している。Ｚ軸方向に見て、張出部３２ｂは第３部３３と重なるように配置されている。すなわち、張出部３２ｂ及び第３部３３は、Ｚ軸方向に対向している。
【0097】
ここで、第２部３２の本体部３２ａ及び第３部３３はＸ軸方向及びＹ軸方向において接触していなくても良い。張出部３２ｂ及び第３部３３が接続されることにより、第１部３１から第３部３３に伝達されたＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の力は、第２部３２に伝達される。
【0098】
また、下面部１３は、張出部３２ｂと第３部３３に挟まれている。容器１１の内部の流体は、下面部１３により封止されている。その結果、下面部１３は、流体を封止する効果を高めることができる。
【0099】
下面部１３は、円盤状を成す。下面部１３の板厚方向は、Ｚ軸方向に沿う。下面部１３の中央には、開口部が形成されている。下面部１３は、触覚部２０の底部を構成する。
【0100】
図１５は、ユーザが触覚部２０をつまんだ場合の入力装置１００Ｄを示す。図１５に示される場合には、ユーザが触覚部２０をつまむことにより、触覚部２０に対してＸ軸方向又はＹ軸方向に力Ｆｘ，Ｆｙが働く。この力は伝達部３０Ｄの第１部３１に伝わる。図１５では、Ｙ軸方向において、ユーザが触覚部２０をつまむ動作を一例として説明する。ここで、第１部３１がＺ軸方向から見てＹ軸方向に径が短くなるように歪む。ここで、第１部３１は、Ｚ軸方向において第２部３２よりも容器１１の底面から離れた位置に存在している。ここで、第１部３１のＹ軸方向に径が短くなった分だけ、連結部３４をＺ軸方向に押す力に変換される。そして、連結部３４は、第３部３３をＺ軸方向に押す。このように第１部３１に伝達された力は、Ｚ軸方向に沿う力に変換される。
【0101】
第３部３３に伝達された力は、第２部３２を介してセンサ３００に伝わり、センサ３００は力Ｆｚを検出する。ユーザが触覚部２０を押した場合には、伝達部３０Ｄの第１部３１は、Ｚ軸方向に移動する。この移動に連動して、連結部３４、第３部３３、及び第２部３２がＺ軸方向に移動し、センサ３００は力Ｆｚを検出する。
【0102】
図１６は、Ｙ軸方向に触覚部２０が倒れている状態を示す。図１６では、点ＰＡ，ＰＢが示されている。点ＰＡ，ＰＢは、Ｙ軸方向において、触覚部２０の内周面と第１部３１とが接触する位置の点でもよい。点ＰＡ，ＰＢは、Ｙ軸方向に対向する。図１６に示される状態では、点ＰＡと点ＰＢとを結ぶ仮想の直線Ｌ１は、Ｘ軸方向に見て、センサ３００の平面５１に対して傾斜している。点ＰＡは、Ｚ軸方向において、点ＰＢよりも下面部１３に近い。
【0103】
触覚部２０がＹ軸方向に押されている状態において、触覚部２０と第１部３１とが接触する位置は、Ｚ軸方向において非平衡となる。換言すると、Ｘ軸方向に見て、第１部３１は、Ｚ軸と直交する方向に対して傾斜している。この状態において、センサ３００に伝達される力は、モーメントＭｘである。モーメントＭｘは、図４に示されるように、Ｘ軸まわりのモーメントである。
【0104】
また、この状態において、点ＰＡは下面部１３に近づくように移動する。すなわち、伝達部３０Ｄの第１部３１がＺ軸方向に移動する。この移動に連動して、連結部３４、第３部３３、第２部３２がＺ軸方向に移動し、センサ３００は力Ｆｚを検出する。このように、ユーザが触覚部２０をＹ軸方向に倒した場合には、センサ３００はモーメントＭｘ及び力Ｆｚを検知する。
【0105】
また、ユーザによる触覚部２０の倒し方によっては、触覚部２０がＹ軸方向に移動する場合もある。この時は、伝達部３０Ｄの第１部３１がＹ軸方向に移動し、連結部３４を介して第３部３３がＹ軸方向に移動し、第３部３３に連結された第２部３２がＹ軸方向に移動する。そして、第２部３２をＹ軸方向に押す力がセンサ３００に伝わり、センサ３００は力Ｆｙを検出する。ユーザが触覚部２０をＸ軸方向に倒した場合も同様に、センサ３００は力Ｆｘを検出する。
【0106】
図１７は、ユーザが触覚部２０をつまんでＺ軸を中心に触覚部２０をグルグル回した場合の力の向きを示す。グルグル回すとは、例えば複数回連続して回すことでもよい。このとき、触覚部２０に入力される力の向きは、連続的に変化する。
【0107】
ユーザが触覚部２０をつまむことによりセンサ３００は力Ｆｚを検出する。この状態で、Ｚ軸を中心に触覚部２０の上部をグルグル回すことにより、触覚部２０の上部にＸ軸方向及びＹ軸方向の力が入力される。触覚部２０の上部は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に順次倒れた状態となる。センサ３００は、触覚部２０の上部がＸ軸方向及びＹ軸方向に倒れた状態を検知することができる。
【0108】
この状態において、センサ３００はモーメントＭｘ及びモーメントＭｙを検知する。さらに、この状態において、触覚部２０の上部が倒れる向きは、連続的に変化することにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に触覚部２０を押す力Ｆｘ，Ｆｙが加わる。よって、センサ３００は力Ｆｘ及び力Ｆｙを検知する。
【0109】
次に触覚部２０の上部をつまんでＺ軸を中心にひねるように操作した場合について説明する。上述したように、ユーザが触覚部２０の上部をつまむことにより、センサ３００は下向きの力Ｆｚを検出することができる。Ｚ軸は、センサ３００の中心を通り、Ｚ軸方向に延在する軸でもよい。
【0110】
この状態において、ユーザが、触覚部２０の上部を、Ｚ軸を中心にひねることにより、触覚部２０の内周面と接続された第１部３１は、Ｚ軸まわりに回転するように移動できる。この状態において、触覚部２０から第１部３１に伝達された力は、連結部３４、第３部３３、及び第２部３２を介してセンサ３００に伝達される。センサ３００は、力Ｆｚに加えてモーメントＭｚを検出することができる。
【0111】
下記の表２は、触覚部２０に対する操作と、センサ３００による検出との関係を示す表である。
【0112】
【表2】
【0113】
また、第５実施形態に係る入力装置１００Ｄは、上記の第１～第４実施形態に係る入力装置１００，１００Ｂ，１００Ｃと同様な作用効果を奏する。センサ３００は、伝達部３０Ｄを介して伝達された力を検出することができる。入力装置１００Ｄによれば、操作入力に基づく複数方向の力を、変形可能な部材（第１部３１、連結部３４、及び第３部３３）を介して伝達することができる。
【0114】
入力装置１００Ｄでは、触覚部２０に対する操作入力に基づく複数方向の力（力Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ、及びモーメントＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）を、第１部３１、連結部３４、及び第３部３３を介して第２部３２に伝達することができる。さらに、入力装置１００Ｄでは、容器１１内の流体を介して第２部３２に伝達する伝達経路と、第１部３１、連結部３４、及び第３部を介する力の伝達経路との両方を利用することができ、センサ３００における力の検出精度の向上を図ることができる。
【0115】
センサ３００は、伝達部３０Ｄに接触可能であり、伝達部３０Ｄに作用する力が伝達される検知部５０を備える。伝達部３０Ｄは、触覚部２０の内面に接する第１部３１を有する。
【0116】
このような構成の入力装置１００Ｄによれば、触覚部２０に入力された力が第１部３１に伝達される。第１部３１に伝達された力は、センサ３００の検知部５０に伝達される。センサ３００は、検知部５０に伝達された力を検出できる。
【0117】
入力装置１００Ｄにおいて、容器１１は下面部１３を有する。伝達部３０Ｄは、第１部３１に連結されると共に、検知部５０と接触する第２部３２を備える。第１部３１は第２部３２よりも容器１１の下面部１３から離れている。
【0118】
このような構成の入力装置１００Ｄでは、下面部１３によって容器１１の底部を形成することができる。下面部１３に対して、第２部３２よりも離れた位置に第１部３１を配置することができる。第１部３１に伝達された力は、第２部を介して、検知部５０に伝達される。
【0119】
入力装置１００Ｄにおいて、伝達部３０Ｄは、第２部３２に接続される第３部３３を有する。第２部３２は、本体部３２ａと、本体部３２ａから第３部３３と重なるように張り出す張出部３２ｂと、有する。下面部１３は、第２部３２の張出部３２ｂと第３部３３との間に挟まれている。
【0120】
この構成の入力装置１００Ｄによれば、下面部１３を第２部３２の張出部３２ｂと第３部３３とによって挟むことにより、伝達部３０Ｄが触覚部２０に対して、保持される。
【0121】
入力装置１００Ｄにおいて、容器１１の空洞（内部空間）１２は、伝達部３０Ｄによって空間（第１空間）１２Ａと空間（第２空間）１２Ｂとに分割される。伝達部３０Ｄは、空間１２Ａと空間１２Ｂとを連通する空間連通部３５を有する。
【0122】
この構成の入力装置１００Ｄによれば、容器１１の空洞１２の内部の流体は、空間連通部３５である開口を通じて、空間１２Ａと空間１２Ｂとの間で移動できる。これにより、触覚部２０を適宜変更させると共に、流体を介して、検知部５０に力を伝達することができる。
【符号の説明】
【0123】
１００，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ：入力装置、１０：入力部、１１：容器、１２：空洞（内部空間）、１２Ａ：第１空間、１２Ｂ：第２空間、２０，２０Ｂ，２０Ｃ：触覚部、３０，３０Ｄ：伝達部、３１：第１部、３２：第２部、３３：第３部、３４：連結部、３５：開口（空間連通部）４０：配置部、５０：検知部、５１：平面（第１平面）、６０：センサ収容部、６１：筒部、６２：フランジ、３００：センサ、３００ａ：センサ本体、３０１：力覚センサ装置（センサ）、Ｃ１：中心（第１平面の中心）、Ｒ１：領域、Ｒ２：領域、Ｒ３１～Ｒ３３：領域、Ｔ２０：厚さ（触覚部の厚さ）、Ｔ３０：厚さ（触覚部の厚さ）、Ｘ…Ｘ軸方向（第１方向）、Ｙ…Ｙ軸方向（第２方向）、Ｚ…Ｚ軸方向。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】