特許 7142108 入力装置、及び、操作ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-14

(45)【発行日】2022-09-26

(54)【発明の名称】入力装置、及び、操作ユニット

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/0338 20130101AFI20220915BHJP

   H01H 25/04 20060101ALI20220915BHJP

【ＦＩ】

G06F3/0338 411

H01H25/04 D

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020566176

(86)(22)【出願日】2019-12-24

(86)【国際出願番号】 JP2019050698

(87)【国際公開番号】W WO2020149120

(87)【国際公開日】2020-07-23

【審査請求日】2021-05-28

(31)【優先権主張番号】P 2019006405

(32)【優先日】2019-01-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(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】冨山 達弘

(72)【発明者】

【氏名】前畑 武晃

(72)【発明者】

【氏名】橋本 佳拡

(72)【発明者】

【氏名】三浦 幸夫

(72)【発明者】

【氏名】高橋 一成

【審査官】佐賀野 秀一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２５７２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－００７０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２３８０６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３／０３３－ ３／０３９

Ｈ０１Ｈ ２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

操作部と、
前記操作部に固定され、回転軸を有する可動部材と、
前記可動部材が回動可能になるように前記回転軸を軸支する固定部材と、
前記操作部に配置され、前記操作部の撓みを検出する撓みセンサと、
前記可動部材又は前記固定部材に配置され、前記可動部材の回動動作によって押圧され、前記操作部の撓み量が所定量に達するとオン又はオフ状態が切り替えられるスイッチと、
前記撓みセンサの第１出力信号と、前記スイッチの第２出力信号とに基づく制御信号を出力する信号処理部と
を含み、
前記撓みセンサは、前記回転軸の軸方向に対して、４５度、９０度、１３５度の方向に沿ってそれぞれ延在し、それぞれの長手方向における前記操作部の撓みを検出する３つのセンサ部を有する、入力装置。

【請求項2】

前記撓みセンサは、前記３つのセンサ部を含むセンサ回路部を備え、前記第１出力信号として、前記操作部の撓みの方向が前記回転軸の軸方向における第１方向又は第２方向のいずれであるかを表す信号と、前記操作部の撓みの方向が前記可動部材の第１回動方向又は第２回動方向のいずれであるかを表す信号とを出力する、請求項１記載の入力装置。

【請求項3】

前記信号処理部は、前記第１出力信号に基づき、前記操作部に行われた操作の方向が、前記回転軸の軸方向における第１方向又は第２方向のいずれで、かつ、前記可動部材の第１回動方向又は第２回動方向のいずれであるかを判定し、判定結果を含む前記制御信号を出力する、請求項１又は２記載の入力装置。

【請求項4】

操作部と、
前記操作部に固定され、回転軸を有する可動部材と、
前記可動部材が回動可能になるように前記回転軸を軸支する固定部材と、
前記操作部に配置され、前記操作部の撓みを検出する撓みセンサと、
前記可動部材又は前記固定部材に配置され、前記可動部材の回動動作によって押圧され、前記操作部の撓み量が所定量に達するとオン又はオフ状態が切り替えられるスイッチと、
前記撓みセンサの第１出力信号と、前記スイッチの第２出力信号とに基づく制御信号を出力する信号処理部と
を含み、
前記操作部は、前記可動部材の前記回転軸の第１側に固定され、前記スイッチは、前記可動部材の前記回転軸の第２側に設けられる、入力装置。

【請求項5】

前記操作部及び前記可動部材は、前記回転軸を支点、前記スイッチを押圧する点を作用点、前記操作部に操作が行われる点を力点として動作する、請求項４記載の入力装置。

【請求項6】

操作部と、
前記操作部に固定され、回転軸を有する可動部材と、
前記可動部材が回動可能になるように前記回転軸を軸支する固定部材と、
前記操作部に配置され、前記操作部の撓みを検出する撓みセンサと、
前記可動部材又は前記固定部材に配置され、前記可動部材の回動動作によって押圧され、前記操作部の撓み量が所定量に達するとオン又はオフ状態が切り替えられるスイッチと、
前記撓みセンサの第１出力信号と、前記スイッチの第２出力信号とに基づく制御信号を出力する信号処理部と
を含み、
前記スイッチは、
前記可動部材に対して前記可動部材の第１回動方向の側に設けられる第１スイッチ部と、
前記可動部材に対して前記可動部材の第２回動方向の側に設けられる第２スイッチ部と
を有し、
前記第１スイッチ部は、前記操作部が前記可動部材の前記第１回動方向に操作されて前記操作部の撓み量が所定量に達するとオン状態に切り替えられ、
前記第２スイッチ部は、前記操作部が前記可動部材の前記第２回動方向に操作されて前記操作部の撓みが所定量に達するとオン状態に切り替えられる、入力装置。

【請求項7】

車両の室内に配置される請求項１乃至６のいずれか一項記載の入力装置を含む、操作ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、入力装置、及び、操作ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、二対の歪み検出素子を備え中央に固定部を有する弾性板を、固定部を中心とする円周上に配された弾性部材を介して平板状操作体で押すように構成される荷重センサとすることにより、平板状操作体の押す位置および移動量の大きさで出力信号の方向および大きさを調整することができる低寸法の荷重センサがある（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１０－２６００９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、従来の荷重センサは、操作方向に応じた方向を表す信号を出力するが、この信号以外の信号は出力しない。

【0005】

そこで、操作方向と、操作量に応じたオン／オフの状態とを表す信号を出力する入力装置、及び、操作ユニットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の実施の形態の入力装置は、操作部と、前記操作部に固定され、回転軸を有する可動部材と、前記可動部材が回動可能になるように前記回転軸を軸支する固定部材と、前記操作部に配置され、前記操作部の撓みを検出する撓みセンサと、前記可動部材又は前記固定部材に配置され、前記可動部材の回動動作によって押圧され、前記操作部の撓み量が所定量に達するとオン又はオフ状態が切り替えられるスイッチと、前記撓みセンサの第１出力信号と、前記スイッチの第２出力信号とに基づく制御信号を出力する信号処理部とを含み、前記撓みセンサは、前記回転軸の軸方向に対して、４５度、９０度、１３５度の方向に沿ってそれぞれ延在し、それぞれの長手方向における前記操作部の撓みを検出する３つのセンサ部を有する。

【発明の効果】

【0007】

操作方向と、操作量に応じたオン／オフの状態とを表す信号を出力する入力装置、及び、操作ユニットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態の操作ユニット５０を搭載した車両１０の車内を示す図である。

【図2】実施の形態の入力装置１００を示す図である。

【図3】実施の形態の入力装置１００を示す分解図である。

【図4】実施の形態の入力装置１００を示す上面図である。

【図5】実施の形態の入力装置１００を示す側面図である。

【図6】ノブ１３０の撓み量に対する反力の特性を示す図である。

【図7】入力装置１００の回路を示す図である。

【図8】Ｌ／Ｒ信号とＵ／Ｄ信号によって判定されるノブ１３０の操作方向を示す図である。

【図9A】信号処理部１６０の判定部１６１がノブ１３０の操作方向を判定する処理を示すフローチャートである。

【図9B】信号処理部１６０の判定部１６１がノブ１３０の操作方向を判定する処理を示すフローチャートである。

【図9C】信号処理部１６０の判定部１６１がノブ１３０の操作方向を判定する処理を示すフローチャートである。

【図10A】信号処理部１６０が出力する制御信号に基づく動作例を示す図である。

【図10B】信号処理部１６０が出力する制御信号に基づく動作例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の入力装置、及び、操作ユニットを適用した実施の形態について説明する。

【0010】

＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の操作ユニット５０を搭載した車両１０の室内を示す図である。車両１０は、運転席１１、助手席１２、センターコンソール１３、アウターミラー１４、インナーミラー１５、ディスプレイ１６を含む。車両１０の室内に配置されるセンターコンソール１３の運転席１１と助手席１２の間の部分には、操作ユニット５０が設けられている。操作ユニット５０は、本体部５１とノブ５２を含む。

【0011】

操作ユニット５０は、車両１０の種々の装置を操作するために設けられており、一例としてアウターミラー１４やインナーミラー１５の調整に用いることができる。利用者が手でノブ５２を上下方向及び左右方向に撓ませると、アウターミラー１４やインナーミラー１５を上下方向及び左右方向に調整することができる。

【0012】

図２は、実施の形態の入力装置１００を示す図である。入力装置１００は、図１の操作ユニット５０に収容されている。入力装置１００は、主な構成要素として、筐体１１０、レバー１２０、ノブ１３０、撓みセンサ１４０、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂ、基板１５１Ａ、１５１Ｂ、ホルダ１５２Ａ、１５２Ｂ、ピン１５３Ａ、１５３Ｂを含む。図２では、筐体１１０の一部（壁部１１０Ｂ）を透過的に示す。

【0013】

以下では、ＸＹＺ座標系を定義して説明する。また、以下では、説明の便宜上、Ｚ軸負方向側を下側又は下、Ｚ軸正方向側を上側又は上と称すが、普遍的な上下関係を表すものではない。なお、図１に示す車両１０の前方向は－Ｙ方向、後ろ方向は＋Ｙ方向、左方向は＋Ｘ方向、右方向が－Ｘ方向、上方向は＋Ｚ方向、下方向は－Ｚ方向である。

【0014】

また、以下では、図２に加えて図３乃至図５を用いて説明を行う。図３は、実施の形態の入力装置１００を示す分解図であり、図４は、実施の形態の入力装置１００を示す上面図であり、図５は、実施の形態の入力装置１００を示す側面図である。

【0015】

筐体１１０は、本体部１１０Ａと壁部１１０Ｂを有する。筐体１１０は、一例として樹脂製である。本体部１１０Ａは、略直方体状であり、上部がＹ軸方向に絞られた形状を有し、レバー１２０を収納する収納部１１０Ａ１を有する。筐体１１０は、固定部材の一例である。筐体１１０は、図１の操作ユニット５０の本体部５１の内部に固定される。

【0016】

本体部１１０Ａは、＋Ｘ方向側と＋Ｚ方向側が連続的に開口されており、収納部１１０Ａ１を囲む下面側（－Ｚ方向側）、－Ｘ方向側、及び±Ｙ方向側の壁部を有する。また、本体部１１０は、軸受け部１１１Ａ、固定部１１２Ａ、ネジ穴１１３Ａ、及び固定部１１４Ａを有する。

【0017】

軸受け部１１１Ａは、－Ｘ方向側の壁部の＋Ｘ方向側の面の上部に設けられており、レバー１２０の－Ｘ方向側の回転軸１２１Ａを回動可能に軸支する。

【0018】

固定部１１２Ａは、－Ｙ方向側の壁部の＋Ｙ方向側の面と、＋Ｙ方向側の壁部の－Ｙ方向側の面とに設けられており、ネジ穴を有する。固定部１１２Ａは、ホルダ１５２Ａ、１５２Ｂをネジ留めするために設けられている。

【0019】

ネジ穴１１３Ａは、本体部１１０Ａの＋Ｘ方向側の開口部に面した壁部に３箇所設けられており、３本のネジ１１０Ｃによって壁部１１０Ｂが固定される。

【0020】

固定部１１４Ａは、本体部１１０Ａの高さ方向の中程で±Ｘ方向に突出する４つの突出部であり、Ｚ軸方向に貫通する貫通孔を有する。固定部１１４Ａは、一例として図１に示したように、車両１０のセンターコンソール１３に固定する際に、ネジやピンを挿通させるために設けられている。

【0021】

壁部１１０Ｂは、ＹＺ面視で台形状の板状の部材であり、－Ｘ方向側の面に軸受け部１１１Ａと同様の軸受け部を有する。

【0022】

収納部１１０Ａ１にレバー１２０を収納し、軸受け部１１１Ａに－Ｘ方向側の回転軸１２１Ａを挿入し、＋Ｘ方向側の回転軸１２１Ａを壁部１１０Ｂの軸受け部に挿入した状態で、本体部１１０Ａと壁部１１０Ｂとをネジ１１０Ｃで固定することで、筐体１１０がレバー１２０を回動自在に保持する。

【0023】

レバー１２０は、基部１２１と延在部１２２を有する。レバー１２０は、一例として樹脂製である。基部１２１は、Ｘ軸方向に延在する直方体状の部材であり、±Ｘ方向側の面から突出する回転軸１２１Ａを有する。レバー１２０は、可動部材の一例である。

【0024】

また、基部１２１の＋Ｚ方向側の面には、２つのネジ穴１２１Ｂが設けられている。ネジ穴１２１Ｂの平面視での中心は、２つの回転軸１２１Ａの真上に位置する。ネジ穴１２１Ｂには、ネジ１３０Ｃによってノブ１３０が固定される。基部１２１の－Ｚ方向側には延在部１２２が一体的に形成されている。

【0025】

＋Ｘ方向側から見て、レバー１２０が回転軸１２１Ａを中心に時計回り（図５における矢印Ａ方向）に回動するとプッシュスイッチ１５０Ａがピン１５３Ａに当接する。レバー１２０が回転軸１２１Ａを中心に反時計回り（図５における矢印Ｂ方向）に回動すると、プッシュスイッチ１５０Ｂがピン１５３Ｂに当接する。なお、時計回り及び反時計回りは、それぞれ、第１回動方向及び第２回動方向の一例である。

【0026】

ノブ１３０は、平面視で矩形状の薄い板状の部材であり、一例として樹脂製である。ノブ１３０は、操作部の一例である。ノブ１３０の下面側には、撓みセンサ１４０が設けられている。ノブ１３０は、入力装置１００に入力操作を行う利用者が操作する部材である。ノブ１３０は、＋Ｙ方向側の＋Ｘ方向側の端部側と、＋Ｙ方向側の－Ｘ方向側の端部側とに、ネジ孔１３１を有する。ネジ孔１３１の平面視での中心は、２つの回転軸１２１Ａの真上に位置する。

【0027】

また、ノブ１３０の－Ｙ方向側の±Ｘ方向側の端部側の角は、平面視で曲線的に面取りされている。ノブ１３０は、ネジ孔１３１に挿通させたネジ１３０Ｃをレバー１２０のネジ穴１２１Ｂにネジ留めすることによって、レバー１２０の上端に固定される。このように、ノブ１３０は、レバー１２０が回転軸１２１Ａから延在する方向（レバー１２０が回動していない状態におけるＺ軸方向）において、回転軸１２１Ａの＋Ｚ方向側に設けられる。回転軸１２１Ａの＋Ｚ方向側は、第１側の一例である。

【0028】

ノブ１３０には、図１に示すノブ５２が固定される。ノブ５２は、ノブ１３０に嵌合、ネジ留め、接着等で固定され、ノブ１３０と一体的に動作する。

【0029】

ノブ１３０は、＋Ｙ方向側がレバー１２０にネジ留めされているため、レバー１２０と接触している部分よりも－Ｙ方向側の部分は、利用者の手等で押圧されると撓むことによって変形する。ノブ１３０の操作は、利用者がノブ１３０のレバー１２０と接触している部分よりも－Ｙ方向側の部分を左側（＋Ｘ側）を上又は下に撓ませるように力を加えるか、又は、右側（－Ｘ側）を上又は下に撓ませるように力を加えることによって行われる。

【0030】

なお、ノブ１３０の左側は、回転軸１２１Ａの軸方向（Ｘ軸方向）における第１方向側であり、右側は第２方向側である。この場合に、第１方向は＋Ｘ方向であり、第２方向は－Ｘ方向である。

【0031】

このように、ノブ１３０に力を加える（押圧する）と、レバー１２０は、＋Ｘ方向側から見て、回転軸１２１Ａを中心に時計回り又は反時計回りに回動し、プッシュスイッチ１５０Ａ又は１５０Ｂがピン１５３Ａ又は１５３Ｂに当接する。

【0032】

このときに、レバー１２０及びノブ１３０は梃子として動作する。支点は、回転軸１２１Ａである。力点は、ノブ１３０に利用者の手等が触れる点である。作用点は、レバー１２０に基板１５１Ａ、１５１Ｂを介して取り付けられるプッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂが押圧される点である。プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂが押圧される点は、レバー１２０の回動動作によって直接的又は間接的にプッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂを押圧する点であればよい。

【0033】

このため、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂが押圧される点は、レバー１２０に基板１５１Ａ、１５１Ｂを介して取り付けられるプッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂの表面にピン１５３Ａ、１５３Ｂが当接する点であってもよい。プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂが押圧される点は、基板１５１Ａ、１５１Ｂにプッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂが実装される点であってもよい。また、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂが押圧される点は、プッシュスイッチ１５０Ａ又は１５０Ｂを実装する基板１５１Ａ、１５１Ｂがレバー１２０に取り付けられている点であってもよい。

【0034】

撓みセンサ１４０は、ノブ１３０に生じる撓みの方向を検出することにより、ノブ１３０への入力操作の方向を検出するために設けられている。撓みセンサ１４０は、図２及び図３では簡略化して示すが、具体的には図４に示すように、３つのセンサ部（センサ１４１、１４２、１４３）を有する。センサ１４１～１４３は、平面視で細長いセンサ素子形状であり、長手方向における撓み（変形）を検出する。

【0035】

図４に示すように、センサ１４３は、ノブ１３０のＸ軸方向の中央において、Ｙ軸方向に延在する（長手方向がＹ軸に平行になる）ように配置されている。センサ１４１、１４２は、センサ１４３のＸ軸方向の幅の中心をＹ軸方向に通る中心線を対称軸として線対称に設けられている。

【0036】

回転軸１２１Ａの中心軸を破線１２１Ａ１で示す。センサ１４１、１４２の長手方向は、回転軸１２１Ａの中心軸１２１Ａ１に対して４５度の角度をなし、センサ１４３の長手方向は、回転軸１２１Ａの中心軸１２１Ａ１に対して９０度の角度をなす。すなわち、センサ１４１、１４３、１４２は、回転軸１２１Ａの中心軸１２１Ａ１に対して、４５度、９０度、１３５度の方向に沿ってそれぞれ延在している。

【0037】

プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂは、電気的なオン（導通）／オフ（非導通）の状態を切り替え可能なスイッチであり、３つずつ設けられている。プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂを３つずつ設けるのは、ノブ１３０の操作荷重を所望の荷重に調整するためである。なお、プッシュスイッチ１５０Ａ及び１５０Ｂは、スイッチの一例である。

【0038】

プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂは、レバー１２０との位置関係では、レバー１２０が回転軸１２１Ａから延在する方向（レバー１２０が回動していない状態におけるＺ軸方向）において、回転軸１２１Ａの－Ｚ方向側に設けられる。回転軸１２１Ａの－Ｚ方向側は、第２側の一例である。

【0039】

プッシュスイッチ１５０Ａは、基板１５１Ａの－Ｙ方向側の面に３つ実装されている。基板１５１は、貫通孔１５１Ａ１にネジ１５１Ａ２を挿通させてレバー１２０の延在部１２２の－Ｙ方向側の面にネジ留めされている。３つのプッシュスイッチ１５０Ａは、同じ高さの位置においてＸ軸方向に配列されている。プッシュスイッチ１５０Ａは、第１スイッチ部の一例である。

【0040】

プッシュスイッチ１５０Ａは、バネを内蔵しており、所定の押圧力が掛かるとバネが開放されることによって、オフからオンに切り替わる。プッシュスイッチ１５０Ａは、オンした状態で押圧され続けている間はオンの状態に保持され、押圧されなくなるとオフに切り替わるノーマリーオープン型のスイッチである。

【0041】

なお、プッシュスイッチ１５０Ａとしてノーマリーオープン型のスイッチに代えて、ノーマリークローズ型のスイッチを用いてもよい。その場合、押圧されている状態ではオフの状態に保持され、押圧されなくなると、オンに切り替わる。

【0042】

プッシュスイッチ１５０Ａは、所定の押圧力が掛かるとバネが開放されてオフ状態からオン状態に切り替わり、プッシュスイッチ１５０Ａを押圧した状態に保持するのに必要な押圧力が急激に低下する。このようなプッシュスイッチ１５０Ａは、ノブ１３０を操作する利用者の手等にクリック感を提供する。

【0043】

プッシュスイッチ１５０Ｂは、プッシュスイッチ１５０Ａと同様に電気的なオン（導通）／オフ（非導通）の状態を切り替え可能なスイッチであり、基板１５１Ｂの＋Ｙ方向側の面に３つ実装されている。プッシュスイッチ１５０Ｂは、第２スイッチ部の一例である。

【0044】

なお、プッシュスイッチ１５０Ｂは、プッシュスイッチ１５０Ａと同様にノーマリーオープン型のスイッチであるが、ノーマリーオープン型のスイッチに代えて、ノーマリークローズ型のスイッチを用いてもよい。その場合、押圧されている状態ではオフの状態に保持され、押圧されなくなると、オンに切り替わる。

【0045】

基板１５１Ｂは、貫通孔１５１Ｂ１にネジ１５１Ｂ２を挿通させてレバー１２０の延在部１２２の＋Ｙ方向側の面にネジ留めされている。３つのプッシュスイッチ１５０Ｂは、同じ高さの位置においてＸ軸方向に配列されている。プッシュスイッチ１５０Ｂは、プッシュスイッチ１５０Ａと同様に、ノブ１３０を操作する利用者の手等にクリック感を提供する。

【0046】

ホルダ１５２Ａは、３本のピン１５３Ａを挿通させて保持する部材であり、３つの貫通孔１５２Ａ１にピン１５３Ａが挿通された状態で固定される。貫通孔１５２Ａ１へのピン１５３Ａの固定は、嵌合又は接着等で行えばよい。

【0047】

ホルダ１５２Ａは、±Ｚ方向に突出する突出部にＸ軸方向に貫通する貫通孔１５２Ａ２を有し、貫通孔１５２Ａ２に挿通させたネジ１５５を本体部１１０Ａの固定部１１２Ａにネジ留めすることによって、本体部１１０Ａに固定される。

【0048】

３本のピン１５３Ａは、３つのプッシュスイッチ１５０Ａと位置がそれぞれ合わされている。３本のピン１５３Ａは、ノブ１３０が操作されてレバー１２０が図５に示す矢印Ａの方向に回動すると、プッシュスイッチ１５０Ａを押圧する。プッシュスイッチ１５０Ａは、所定の押圧力が掛かるまではレバー１２０の回動を規制するバネ部材として作用する。

【0049】

ホルダ１５２Ｂは、３本のピン１５３Ｂを挿通させて保持する部材であり、３つの貫通孔１５２Ｂ１にピン１５３Ｂが挿通された状態で嵌着される。ホルダ１５２Ｂは、±Ｚ方向に突出する突出部にＸ軸方向に貫通する貫通孔１５２Ｂ２を有する。ホルダ１５２Ｂは、貫通孔１５２Ｂ２に挿通させたネジ１５５を本体部１１０Ａの固定部（固定部１１２Ａと同様の固定部）にネジ留めすることによって、本体部１１０Ａに固定される。

【0050】

３本のピン１５３Ｂは、３つのプッシュスイッチ１５０Ｂと位置が合わされている。３本のピン１５３Ｂは、ノブ１３０が操作されてレバー１２０が図５に示す矢印Ｂの方向に回動すると、プッシュスイッチ１５０Ｂを押圧する。プッシュスイッチ１５０Ｂは、所定の押圧力が掛かるまではレバー１２０の回動を規制するバネ部材として作用する。

【0051】

図６は、ノブ１３０の撓み量に対する反力の特性を示す図である。ノブ１３０は、レバー１２０と接触している部分よりも－Ｙ方向側が撓むことによって変形可能である。このように変形させるために利用者が手等で力を加えると、利用者の手等には反力が生じる。この反力は、ノブ１３０の操作荷重である。

【0052】

ノブ１３０がＺ軸方向に撓む量は、入力装置１００におけるノブ１３０のストロークであり、一例としてノブ１３０の－Ｙ方向側の端部におけるＺ方向のストロークを示す。反力は、ノブ１３０から利用者の手等に作用する反力であり、ノブ１３０を操作することによってプッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂを作動させるために必要な作動力である。

【0053】

ここで、ノブ１３０とプッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂをバネとして扱い、バネ定数をｋとする。ノブ１３０の撓み量Ｍが目標値Ｍ１に達したときに、反力Ｆは目標値Ｆ１になり、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂのバネが開放されてクリック感を提供するように、ノブ１３０とプッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂが設計されている。

【0054】

ここで、図５に示すように、ＸＺ平面における回転軸１２１Ａの中心からノブ１３０に操作が行われる位置（操作位置）までの距離をＬ１、回転軸１２１Ａの中心からスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂの中心までの距離をＬ２、スイッチ１５０Ａ、１５０Ｂのバネが開放するのに必要な押圧力をＦｓとすると、クリック感を提供する際の反力Ｆは以下の式（１）で表される。
Ｆ＝Ｌ２／Ｌ１×Ｆｓ （１）

【0055】

また、このときの操作位置におけるノブ１３０の撓み量Ｍは、次式（２）で表される。
Ｍ＝Ｆ／ｋ＝Ｆｓ／ｋ×Ｌ２／Ｌ１ （２）

【0056】

図６に示すように、ノブ１３０の撓み量Ｍが増大すると反力Ｆも増大し、撓み量Ｍが目標値Ｍ１に達すると、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂのバネが開放されるため、反力が少し低下する。この時点で、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂは、それ以上押圧できない状態（完全に押し潰された状態）になっている。このように、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂのバネが開放されて反力が少し低下することで、ノブ１３０に触れている利用者の手等にクリック感が提供される。ノブ１３０の剛性とプッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂの押圧力Ｆｓを適切な値に設定することによって、所望のクリック感を提供することができる。

【0057】

ただし、この場合に、ノブ１３０の降伏応力以下の動作領域で実現できるようにノブ１３０の材料やサイズ（Ｘ軸、Ｙ軸方向の長さ、Ｚ軸方向の厚さ等）を設定する必要がある。

【0058】

図７は、入力装置１００の回路を示す図である。入力装置１００は、センサ回路部１４０Ａを含み、センサ回路部１４０Ａにおいて、撓みセンサ１４０のセンサ１４１と１４２は、抵抗器Ｒ１とともに、電源Ｖｃｃとグランドとの間に直列に接続されている。また、センサ１４３は、抵抗器Ｒ２及びＲ３とともに、電源Ｖｃｃとグランドとの間に直列に接続されている。また、図７に示すようにコンデンサＣ１～Ｃ４が設けられている。

【0059】

また、入力装置１００は、信号処理部１６０を含む。信号処理部１６０は、マイクロコンピュータのような情報処理部と、Ａ／Ｄ(Analog to Digital)変換器とを含む。図７には、信号処理部１６０の情報処理部によって実現される判定部１６１と制御信号出力部１６２を示す。判定部１６１と制御信号出力部１６２は、信号処理部１６０の情報処理部によって実現される機能ブロックを表したものである。

【0060】

信号処理部１６０には、センサ１４１と１４２の接続点の電圧値を表すＬ／Ｒ信号と、抵抗器Ｒ３とセンサ１４３との接続点の電圧値を表すＵ／Ｄ信号と、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂのオン／オフの状態を表すＡ信号、Ｂ信号とが入力される。Ｌ／Ｒ信号及びＵ／Ｄ信号は、第１出力信号の一例である。

【0061】

Ｌ／Ｒ信号は、ノブ１３０への入力操作が左（Ｌｅｆｔ）方向又は右（Ｒｉｇｈｔ）方向のどちらに行われているかを表す信号である。また、Ｕ／Ｄ信号は、ノブ１３０への入力操作が上（Ｕｐ）方向又は下（Ｄｏｗｎ）方向のどちらに行われているかを表す信号である。

【0062】

Ｌ／Ｒ信号とＵ／Ｄ信号はＡ／Ｄ変換されてから判定部１６１に入力される。判定部１６１は、Ａ／Ｄ変換されたＬ／Ｒ信号とＵ／Ｄ信号に基づいて、ノブ１３０の操作が左上方向、左下方向、右上方向、又は右下方向のうちのどの方向に行われているのかを判定する。

【0063】

また、判定部１６１は、Ａ信号及びＢ信号に基づき、プッシュスイッチ１５０Ａ及び１５０Ｂのオン／オフの状態を検出する。Ａ信号及びＢ信号は、第２出力信号の一例である。

【0064】

制御信号出力部１６２は、ノブ１３０の操作方向の判定結果と、プッシュスイッチ１５０Ａ及び１５０Ｂのオン／オフの状態の判定結果とを表す制御信号を出力する。また、制御信号出力部１６２は、第１出力信号のＬ／Ｒ信号及びＵ／Ｄ信号の大きさの両方又はいずれか一方を、Ａ／Ｄ変換されたデジタル値として制御信号に出力する。

【0065】

図８は、Ｌ／Ｒ信号とＵ／Ｄ信号によって判定されるノブ１３０の操作方向を示す図である。図８では、横軸はＬ／Ｒ信号の信号レベル（電圧値）を表し、右側に行くほどＬ／Ｒ信号の信号レベルが大きくなる。縦軸は、Ｕ／Ｄ信号の信号レベル（電圧値）を表し、上に行くほどＵ／Ｄ信号の信号レベルが大きくなる。

【0066】

Ｌ／Ｒ信号は、ノブ１３０の左側が上方向に操作されて撓むときと、ノブ１３０の右側が下方向に操作されて撓むときとに信号レベルが増大し、ノブ１３０の左側が下方向に操作されて撓むときと、ノブ１３０の右側が上方向に操作されて撓むときとに信号レベルが低下する特性を有する。

【0067】

また、Ｕ／Ｄ信号は、ノブ１３０の左側が上方向に操作されて撓むときと、ノブ１３０の右側が上方向に操作されて撓むときとに信号レベルが増大し、ノブ１３０の左側が下方向に操作されて撓むときと、ノブ１３０の右側が下方向に操作されて撓むときとに信号レベルが低下する特性を有する。

【0068】

このため、図８に示すようにＬ／Ｒ信号を横軸に取り、Ｕ／Ｄ信号を縦軸に取ると、ノブ１３０が右上、左上、右下、又は左下に操作されたときのＬ／Ｒ信号とＵ／Ｄ信号の信号レベルの分布は図８に示す通りになる。

【0069】

図８において、非操作領域は、信号処理部１６０の判定部１６１がノブ１３０の操作が行われていないとみなす領域であり、破線で示すようにＬ／Ｒ信号とＵ／Ｄ信号の信号レベルの中央部に十字型に設定されている。非操作領域の中心におけるＬ／Ｒ信号の電圧値はＶｃであり、Ｌ／Ｒ信号についての非操作領域の下限の電圧値はＶ１、上限の電圧値はＶ２である。非操作領域の中心におけるＵ／Ｄ信号の電圧値はＶｍであり、Ｕ／Ｄ信号についての非操作領域の下限の電圧値はＶ３、上限の電圧値はＶ４である。非操作領域は、Ｌ／Ｒ信号がＶ１以上Ｖ２以下、又は、Ｕ／Ｄ信号がＶ３以上Ｖ４以下の少なくともいずれかに該当する領域である。

【0070】

判定部１６１は、Ｌ／Ｒ信号が非操作領域の下限の電圧Ｖ１よりも小さければ、右上又は左下に操作されていると判定し、Ｌ／Ｒ信号が非操作領域の上限の電圧Ｖ２よりも大きければ、左上又は右下に操作されていると判定する。

【0071】

また、判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号が非操作領域の下限の電圧Ｖ３よりも小さければ、左下又は右下に操作されていると判定し、Ｕ／Ｄ信号が非操作領域の上限の電圧Ｖ４よりも大きければ、右上又は左上に操作されていると判定する。

【0072】

図９Ａ乃至図９Ｃは、信号処理部１６０の判定部１６１がノブ１３０の操作方向を判定する処理を示すフローチャートである。判定部１６１は、ノブ１３０が操作されていない状態におけるＬ／Ｒ信号とＵ／Ｄ信号の信号レベル（非操作領域の中心電圧値Ｖｃ）を保持している。

【0073】

判定部１６１は、Ｌ／Ｒ信号とＵ／Ｄ信号を読み取る（ステップＳ１）。

【0074】

判定部１６１は、Ｌ／Ｒ信号が中心電圧値Ｖｃよりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ２）。Ｌ／Ｒ信号が中心電圧値Ｖｃより大きい場合は、ノブ１３０が左上又は右下操作されている状態である。

【0075】

判定部１６１は、Ｌ／Ｒ信号が中心電圧値Ｖｃよりも大きい（Ｓ２：ＹＥＳ）と判定すると、Ｌ／Ｒ信号の変化量を算出する（ステップＳ３）。Ｌ／Ｒ信号の変化量は、前回の制御周期におけるステップＳ３で算出したＬ／Ｒ信号のレベルに対する現在の制御周期のステップＳ３で算出したＬ／Ｒ信号のレベルの差である。

【0076】

判定部１６１は、Ｌ／Ｒ信号の変化量が非操作領域の上限電圧Ｖ２よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ４）。

【0077】

判定部１６１は、Ｌ／Ｒ信号の変化量が非操作領域の上限電圧Ｖ２よりも大きい（Ｓ４：ＹＥＳ）と判定すると、Ｕ／Ｄ信号が中心電圧値Ｖｍよりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ５）。Ｕ／Ｄ信号が中心電圧値Ｖｍよりも大きいことは、右上又は左上に操作されている状態である。

【0078】

判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号が中心電圧値Ｖｍよりも大きい（Ｓ５：ＹＥＳ）と判定すると、Ｕ／Ｄ信号の変化量を算出する（ステップＳ６）。Ｕ／Ｄ信号の変化量は、前回の制御周期におけるステップＳ６で算出したＵ／Ｄ信号のレベルに対する現在の制御周期のステップＳ６で算出したＵ／Ｄ信号のレベルの差である。

【0079】

判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の上限電圧Ｖ４よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ７）。

【0080】

判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の上限電圧Ｖ４よりも大きい（Ｓ７：ＹＥＳ）と判定すると、ノブ１３０が左上に操作されていると判定する（ステップＳ８）。

【0081】

また、判定部１６１は、ステップＳ７においてＵ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の上限電圧Ｖ４よりも大きくない（Ｓ７：ＮＯ）と判定すると、ノブ１３０は操作されていないと判定する（ステップＳ９）。

【0082】

また、判定部１６１は、ステップＳ４においてＬ／Ｒ信号の変化量が非操作領域の上限電圧Ｖ２よりも大きくない（Ｓ４：ＮＯ）と判定すると、処理を終了する（エンド）。

【0083】

また、判定部１６１は、ステップＳ５においてＵ／Ｄ信号が中心電圧値Ｖｃよりも大きくない（Ｓ５：ＮＯ）と判定すると、Ｕ／Ｄ信号の変化量を算出する（ステップＳ１０）。Ｕ／Ｄ信号の変化量は、前回の制御周期におけるステップＳ１０で算出したＵ／Ｄ信号のレベルに対する現在の制御周期のステップＳ１０で算出したＵ／Ｄ信号のレベルの差である。

【0084】

判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の下限電圧Ｖ３よりも小さいかどうかを判定する（ステップＳ１１）。

【0085】

判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の下限電圧Ｖ３よりも小さい（Ｓ１１：ＹＥＳ）と判定すると、ノブ１３０が右下に操作されていると判定する（ステップＳ１２）。

【0086】

また、判定部１６１は、ステップＳ１１においてＵ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の下限電圧Ｖ３よりも小さくない（Ｓ１１：ＮＯ）と判定すると、ノブ１３０は操作されていないと判定する（ステップＳ１３）。

【0087】

また、判定部１６１は、Ｌ／Ｒ信号が中心電圧値Ｖｃよりも大きくない（Ｓ２：ＮＯ）と判定すると、Ｌ／Ｒ信号の変化量を算出する（ステップＳ１４）。Ｌ／Ｒ信号の変化量は、前回の制御周期におけるステップＳ１４で算出したＬ／Ｒ信号のレベルに対する現在の制御周期のステップＳ１４で算出したＬ／Ｒ信号のレベルの差である。

【0088】

判定部１６１は、Ｌ／Ｒ信号の変化量が非操作領域の下限電圧Ｖ１よりも小さいかどうかを判定する（ステップＳ１５）。

【0089】

判定部１６１は、Ｌ／Ｒ信号の変化量が非操作領域の下限電圧Ｖ１よりも小さい（Ｓ１５：ＹＥＳ）と判定すると、Ｕ／Ｄ信号が中心電圧値Ｖｍよりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ１６）。Ｕ／Ｄ信号が中心電圧値Ｖｍよりも大きいことは、右上又は左上に押圧するように操作されている状態である。

【0090】

判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号が中心電圧値Ｖｍよりも大きい（Ｓ１６：ＹＥＳ）と判定すると、Ｕ／Ｄ信号の変化量を算出する（ステップＳ１７）。Ｕ／Ｄ信号の変化量は、前回の制御周期におけるステップＳ１７で算出したＵ／Ｄ信号のレベルに対する現在の制御周期のステップＳ１７で算出したＵ／Ｄ信号のレベルの差である。

【0091】

判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の上限電圧Ｖ４よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ１８）。

【0092】

判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の上限電圧Ｖ４よりも大きい（Ｓ１８：ＹＥＳ）と判定すると、ノブ１３０が右上に操作されていると判定する（ステップＳ１９）。

【0093】

また、判定部１６１は、ステップＳ１８においてＵ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の上限電圧Ｖ４よりも大きくない（Ｓ１８：ＮＯ）と判定すると、ノブ１３０は操作されていないと判定する（ステップＳ２０）。

【0094】

また、判定部１６１は、ステップＳ１５においてＬ／Ｒ信号の変化量が非操作領域の下限電圧Ｖ１よりも大きくない（Ｓ１５：ＮＯ）と判定すると、処理を終了する（エンド）。

【0095】

また、判定部１６１は、ステップＳ１６においてＵ／Ｄ信号が中心電圧値Ｖｍよりも大きくない（Ｓ１６：ＮＯ）と判定すると、Ｕ／Ｄ信号の変化量を算出する（ステップＳ２１）。Ｕ／Ｄ信号の変化量は、前回の制御周期におけるステップＳ２１で算出したＵ／Ｄ信号のレベルに対する現在の制御周期のステップＳ２１で算出したＵ／Ｄ信号のレベルの差である。

【0096】

判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の下限電圧Ｖ３よりも小さいかどうかを判定する（ステップＳ２２）。

【0097】

判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の下限電圧Ｖ３よりも小さい（Ｓ２２：ＹＥＳ）と判定すると、ノブ１３０が左下に操作されていると判定する（ステップＳ２３）。

【0098】

また、判定部１６１は、ステップＳ２２においてＵ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の下限電圧Ｖ３よりも小さくない（Ｓ２２：ＮＯ）と判定すると、ノブ１３０は操作されていないと判定する（ステップＳ２４）。

【0099】

図１０Ａ及び図１０Ｂは、信号処理部１６０が出力する制御信号に基づく動作例を示す図である。ここでは、一例として、車両１０（図１参照）が後方の画像を取得するカメラを搭載しており、インナーミラー１５の代わりに、カメラで撮影された後方の画像を表示するディスプレイが設けられており、ディスプレイに表示する範囲を入力装置１００で調整する動作例について説明する。

【0100】

図１０Ａには、ディスプレイに表示可能な視野１５Ａと、視野１５Ａの可動範囲１５Ｂとを示す。判定部１６１が図９Ａ～図９Ｃに示す処理を実行することにより、ノブ１３０への入力操作が左上、左下、右上、又は右下のいずれの方向であるかを判定できるため、図１０Ｂに示すように、判定結果が表す方向に可動範囲１５Ｂ内で視野１５Ａを移動させることができる。

【0101】

例えば、ノブ１３０の操作方向に応じて視野１５Ａを左上、左下、右上、又は右下のいずれの方向に移動させているときに、第１出力信号の大きさが所定の時間一定状態に維持されると、その位置に視野１５Ａが確定される。一方、プッシュスイッチ１５０Ａ又は１５０Ｂがオンにされると、あらかじめプリセットされた位置に視野１５Ａが調整される。

【0102】

以上のように、入力装置１００は、撓みセンサ１４０から得られるＬ／Ｒ信号とＵ／Ｄ信号に基づいて、ノブ１３０の操作方向が左上、左下、右上、又は右下のいずれの方向であるかを判定できる。また、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂのオン／オフの状態を検出できる。また、第１出力信号の大きさに応じた制御信号を出力することが可能である。

【0103】

したがって、操作方向と、操作量に応じた制御信号を出力する入力装置１００、及び、操作ユニット５０を提供することができる。

【0104】

なお、以上では、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂを３つずつ設ける形態について説明した。しかしながら、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂは、少なくとも１つずつあればよい。この場合に、レバー１２０の両側のプッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂの数は等しいことが望ましい。ノブ１３０の操作荷重を上下方向で均等にするためである。

【0105】

また、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂを複数個ずつ設ける場合に、１つ以外は荷重を発生するためだけに用いてオン／オフ信号を出力しないダミーのプッシュスイッチであってもよい。また、ダミーのプッシュスイッチに代えて、バネやゴム等の弾性部材を用いて荷重調整を行うようにしてもよい。

【0106】

また、以上では、ノブ１３０の撓みを検出する撓みセンサ１４０を用いる形態について説明したが、撓みセンサ１４０の代わりに、ノブ１３０の変形による変位を検出するセンサを用いてもよい。このようなセンサとしては、例えばピエゾ素子を用いることができる。

【0107】

また、以上では、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂが基板１５１Ａ、１５１Ｂを介してレバー１２０に固定される形態について説明したが、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂが筐体１１０の本体部１１０Ａの収納部１１０Ａ１に面した壁部に実装されていて、レバー１２０の回動に伴ってピン１５３Ａ、１５３Ｂに押し付けられることによって押圧される構成であってもよい。

【0108】

以上、本発明の例示的な実施の形態の入力装置、及び、操作ユニットについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

【0109】

なお、本国際出願は、２０１９年１月１７日に出願した日本国特許出願２０１９－００６４０５に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は本国際出願にここでの参照により援用されるものとする。

【符号の説明】

【0110】

５０ 操作ユニット
１００ 入力装置
１１０ 筐体（固定部材）
１２０ レバー
１２１Ａ 回転軸
１３０ ノブ（操作部）
１４０ 撓みセンサ
１５０Ａ、１５０Ｂ プッシュスイッチ
１６０ 信号処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10A】

【図10B】