专利名称：操作输入装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备作为指示器的触摸板的操作输入装置。
背景技术：
例如在笔记本个人电脑等中，利用标准安装了具备作为指示器的触摸板的操作输入装置的设备。使用者通过使指尖、触控笔的笔尖等在设置于触摸板表面的操作面上进行滑动操作，能够使在与该触摸板以可传递信息的方式连接的显示画面上显示的操作光标移动。另外例如，通过在使显示于显示画面上的操作光标在操作标章(例如操作图标等)上对准的状态下对操作面进行规定操作，实现与该操作标章相关的功能。为了进行针对车载用导航装置的规定的操作输入，也能够利用具备这样的触摸板的操作输入装置。然而，车载用导航装置被车辆的驾驶员操作的情况多。在这样的情况下，使用者(车辆的驾驶员)在驾驶间歇操作导航装置，因此难以注视显示画面进行操作，存在不能够准确进行期望的操作的情况。鉴于该点，提出利用触觉(触感)从而不注视显示画面也能够进行操作输入的操作输入装置。例如在日本特开2006 - 268068号公报(专利文献I)中公开有以纤维毛覆盖操作面全体，使处于与显示于显示装置的操作标章的位置对应的操作面上的位置的纤维毛竖立的技术。但在专利文献I的装置中，操作面全体被纤维毛覆盖，基于竖立的纤维毛和非竖立的纤维毛的触觉的识别存在不可靠。另外，操作面全体总是被纤维毛覆盖，所以阻碍针对该操作面进行的操作(例如滑动操作等)，难以进行对触摸板的操作面的操作输入。在该点上，在以往的操作输入装置中存在改善的余地。专利文献1:日本特开2006 - 268068号公报因此，期望实现不损害触摸板的操作感，能够利用触觉的操作输入装置。
发明内容
本发明的操作输入装置的特征构成在于具备:触摸板，其具有在正面形成了操作面的操作板，检测与上述操作面接触或者接近的被检测物来接受与该检测位置对应的输入；孔部，其贯通设置于上述操作板；突出部件，其被插入至上述孔部；驱动机构，其相对于上述操作板设置在背面侧，使上述突出部件沿与上述操作面交叉的方向，在上述突出部件的顶端部的高度比上述操作面高的第一状态和上述顶端部的高度在上述操作面以下的第二状态之间进行进退动作。根据该特征构成，根据与触摸板的操作面接触或者接近的被检测物的检测位置，能够向以可传递信息的方式连接的其他的设备输入规定操作。此时，在触摸板正面的操作板设置孔部，在该孔部插入有突出部件。突出部件被驱动机构驱动，沿与操作面交叉的方向，在第一状态和第二状态之间进行进退动作。因此，在突出部件的第一状态下，突出部件的顶端部从操作面明显突出，能够向使用者提供利用了触觉的操作感。在突出部件的第二状态下，突出部件的顶端部成为被埋没在比操作面靠背面侧的状态(包含与操作面一致的状态)，所以触摸板的操作面平坦，不会阻碍使用者对触摸板的操作。即，通过使突出部件在第一状态和第二状态之间进行进退控制，不会损害使用者进行的对触摸板的操作感，能够向该使用者提供利用了触觉的操作感。例如通过将位于与显示于显示装置的操作标章的坐标对应的操作面上的坐标的突出部件设为第一状态，使用者依靠处于第一状态的突出部件，能够在该位置进行对操作面的操作输入。因此，能够提供不用注视显示画面，就能够进行比以往更加可靠的操作输入的操作输入装置。另外，例如通过在显示装置未显示操作标章的情况下等将突出部件设为第二状态，使用者能够不被突出部件妨碍地顺利地进行对操作面的操作输入。这里，优选上述触摸板是静电电容式的触摸板，且具有沿上述操作面配设成格子状的布线部件，避开上述布线部件设置上述孔部。根据该构成，即使在为了检测被检测物而沿触摸板的操作面将导电性的布线部件配设成格子状的情况下，也能够构成为不损害静电电容式的触摸板的功能，使突出部件的顶端部相对于操作面能够出没。另外，优选上述驱动机构具备驱动上述突出部件的压电元件。根据该构成，能够利用进行电信号和物理力的相互转换的压电元件的特性，通过驱动机构使突出部件在第一状态和第二状态之间移动。另外，通过构成为能够将经由突出部件施加至压电元件的外力作为电信号取出，可以实现能够检测使用者针对突出部件的操作的构成。另外，优选上述驱动机构具有:压电元件，其被设置为在上述突出部件的进退动作方向振动；滑动机构，其能够在上述压电元件或者与上述压电元件一体振动的部件和上述突出部件之间产生规定的摩擦力的状态下滑动；振动控制部，其能够调整上述压电元件沿上述进退动作方向的向一方侧的振动速度和向另一方侧的振动速度的大小关系。根据该构成，能够使压电元件沿突出部件的进退动作方向振动，沿该进退动作方向驱动突出部件。此时，振动控制部通过使压电元件的向突出方向侧(比操作面靠正面侧)的振动速度比向反突出方向侧(比操作面靠背面侧)的振动速度小，利用在压电元件或者与该压电元件一体振动的部件和突出部件之间产生的静摩擦和动摩擦的差异，能够实现突出部件向关出方向侧的移动。与其相反，振动控制部通过使压电兀件向关出方向侧的振动速度比向反突出方向侧的振动速度大，能够实现突出部件向反突出方向侧的移动。因此，能够适当地构成使突出部件在第一状态和第二状态之间移动的驱动机构。另外，优选设置多个上述孔部，且在全部的上述孔部插入有上述突出部件。根据该构成，在构成为能够从操作面上的多个位置中选择一个进行操作输入的操作输入装置中，能够提供在多个位置的每一个中利用了触觉的操作感。另外，优选还具备能够识别地检测上述突出部件的上述第一状态和上述第二状态的状态检测部。同理地根据驱动机构的驱动状态来决定在第一状态和第二状态之间的突出部件的状态(进退动作方向的位置)。另一方面，使用者也能够强制性按入突出部件从而变更突出的状态。因此，通过具备上述这样的状态检测部，基于通过该状态检测部检测出的突出部件的状态和驱动机构本来的突出部件的状态的差别，能够判定使用者进行的突出部件的按入操作。因此，例如能够与对触摸板的通常的操作输入不同地另外基于突出部件的按入操作接受规定的操作输入。另外，优选到目前为止说明的操作输入装置与具有显示画面且在该显示画面显示图像的显示装置以能够传递信息的方式连接，上述显示画面的坐标和上述操作面的坐标对应。根据该构成，基于来自组合触摸板和突出部件而设置的本申请特有的操作输入装置的操作输入，能够适当地进行在显示于显示画面的图像上的各种操作。
图1是表示操作输入系统对于车辆的安装状态的示意图。图2是表示导航装置的概要结构的框图。图3是表示操作输入系统的概要结构的框图。图4是操作输入装置所具备的触摸板的立体图。图5是表示驱动机构的构成的剖视图。图6是表示利用了操作输入系统的操作输入的一个例子的图。图7是表示利用了操作输入系统的操作输入的一个例子的图。图8是表示利用了操作输入系统的操作输入的一个例子的图。图9是表示操作输入接受处理的整体的处理顺序的流程图。图10是表示输入判定处理的处理顺序的流程图。图11是其他的实施方式的触摸板的立体图。图中符号说明:3…操作输入系统；4…操作输入装置；10...触摸板；11…操作板；lla…操作面；12…孔部；13…布线部件；D…被检测物；20…突出部件；30…驱动机构；31…压电兀件；32…滑动机构进退动作方向；40…显示输入装置(显示装置);41…显示画面；44…操作标章；51…状况判定部；52…突出控制部(振动控制部)；55…选择操作判定部；56…状态检测部；57…输入接受部；
具体实施例方式参照附图，对本发明的操作输入装置的实施方式进行说明。在本实施方式中，以用于进行针对车载用的导航装置I (参照图1)的预先规定的(指定的)操作输入的操作输入装置4为例进行说明。该操作输入装置4和以能够传递信息的方式与导航装置I连接的显示输入装置40 —起构成操作输入系统3。以下，按照导航装置I的概要构成、操作输入装置4的构成、操作输入系统3的构成以及操作输入接受处理的顺序进行说明。1.导航装置的概要构成参照图1以及图2，对导航装置I的概要构成进行说明。导航装置I构成为能够实现本车位置显示、出发地至目的地的路径搜索、路径引导以及目的地检索等基本功能。因此，如图2所示，导航装置I具 备控制运算部6。控制运算部6具备CPU等运算处理装置作为核心部件，作为用于针对输入的数据进行各种处理的功能部，由硬件或者软件(程序)或该两者安装而构成。控制运算部6具备导航用运算部70。另外，控制运算部6以能够传递信息的方式与GPS接收机81、方位传感器82、距离传感器83、地图数据库85、显示输入装置40、触摸板10、声音输入装置87以及声音输出装置88连接。GPS接收机81接收来自GPS (Global Positioning System:全球定位系统)卫星的GPS信号。方位传感器82检测本车辆的行进方位或者其变化。距离传感器83检测本车辆的车速、移动距离。众所周知，导航用运算部70基于从GPS接收机81、方位传感器82以及距离传感器83得到的信息，还基于公知的地图匹配，能够导出推算本车位置。地图数据库85存储按规定的区域划分的地图数据。地图数据包含由与交叉路口对应的多个节点和与连接各节点间的道路对应的多个路段的连接关系构成的道路网络数据。各节点具有以纬度以及经度表现的地图上的位置信息。各路段作为其属性信息具有道路种类、路段长、道路宽度等信息。在地图显示、路径搜索以及地图匹配等处理的执行时，导航用运算部70参照地图数据库85。将地图数据库85存储于硬盘驱动器、闪存、DVD — ROM等存储介质。显示输入装置40为液晶显示装置等显示装置和触摸面板等输入装置成为一体而构成的装置。显示输入装置40具有显示画面41,且在该显示画面41例如显示本车位置周边的地图、与规定功能相关的操作标章44 (参照图6)等图像。在本实施方式中，显示输入装置40与本发明中的“显示装置”相当。这里，操作标章44是在触摸面板、触摸板10被操作，并且该操作输入被传递至导航装置I而实现特定的功能时，使用户(这里为车辆的乘员)能够容易了解该功能而显示于显示画面41的标章。这样的操作标章44例如包含通过插图等描绘出的操作图标、按钮图形、文字键图形等。显示输入装置40检测与触摸面板接触或者接近的被检测物，接受与该检测位置对应的输入。例如用户通过使作为被检测物的指尖、触控笔的笔尖等接触或者接近显示于显示画面41的操作标章44,能够选择该操作标章44从而实现与其相关的功能。另外，用户通过使被检测物接触或者接近显示于显示画面41的操作标章44以外的位置，例如能够进行地图上的地点选择等。显示输入装置40作为第一操作输入单元发挥功能。如图1所示，触摸板10与显示输入装置40独立设置。触摸板10具有操作面11a，检测与操作面Ila接触或者接近的被检测物D (参照图6)，接受与该检测位置对应的输入。与作为指示器的触摸板10检测出的检测位置对应地，在显示画面41显示操作光标45 (参照图6)。用户通过使作为被检测物D的指尖等一边接触或者接近操作面11a，一边在操作面Ila上滑动,使操作光标45在显示画面41上移动。而且,通过在该操作光标45在操作标章44上对准的状态下对操作面Ila进行规定操作，能够选择该操作标章44从而实现与其相关的功能。另外，用户通过在操作光标45处在显示于显示画面41的操作标章44以外的位置的状态下对操作面Ila进行规定操作，例如能够进行地图上的地点选择等。触摸板10作为第二操作输入单元发挥功能。此外，显示输入装置40被配置在不用较大改变驾驶时的视线方向就能够看见的位置，使得用户(这里特别指车辆的驾驶员)容易看见。在图1所示的例子中，显示输入装置40被配置在控制板上表面的中央部，但也可以配置在仪表板的位置等。另一方面，触摸板10被配置在靠近用户手边的位置，使得用户容易操作。即，触摸板10被配置在与显示输入装置40相比靠近用户的手边，并且远离视线方向的位置。在图1所示的例子中，触摸板10被配置在中央控制台部，但也可以配置于控制板上表面的中央部、转向盘的辐条部、门板
坐寸O
声音输入装置87接受来自用户的声音的输入。声音输入装置87构成为具有麦克风等。导航用运算部70能够基于利用声音输入装置87接受的声音，实现基于声音识别的目的地检索、免提通话等功能。声音输入装置87作为第三操作输入单元发挥功能。声音输出装置88构成为具有扬声器等。导航用运算部70能够经由声音输出装置88，实现声音引导等功能。在本发明中，在以可传递信息的方式与导航装置I连接的各设备中，作为第二操作输入单元的触摸板10的具体构成在与常规产品的对比中具有新的特征。因此以下，对包含触摸板10而构成的操作输入装置4的构成，以及包含该操作输入装置4而构成的操作输入系统3的构成更加详细地进行说明。2.操作输入装置的构成如图3 图5所示，操作输入装置4具备触摸板10、突出部件20和驱动机构30。概略地讲，操作输入装置4构成为被驱动机构30驱动的突出部件20能够从触摸板10的表面突出(能够出没)。如图4以及图5所示,触摸板10具有操作板11，在操作板11的正面形成有操作面11a。作为这样的触摸板10能够利用电阻膜式、静电电容式等各种方式，在本例中采用静电电容式。在操作面Ila的背面侧设置有基板、电极层。触摸板10检测与操作面Ila接触或者接近的作为被检测物D的指尖等，接受与该检测位置对应的输入。在操作板11设置有贯通该操作板11的孔部12。在本实施方式中，设置有多个(在本例中为10个)这样的孔部12。在本例中，2个孔部12沿操作面Ila的Y方向排列，这样的2个一组的孔部12全部5组沿X方向等间隔排列。另外，在本实施方式中，从操作板11的正面看孔部12形成为圆形。此外，与设置在操作面Ila的背面侧的电极层连接的导电性的布线部件13沿操作面Ila被配设成格子状，避开布线部件13设置各孔部12。S卩，在本例中，各孔部12在由多个布线部件13围起的矩形的区域内，与全部的布线部件13不发生干扰地被设置。由此，通过在操作板11上设置多个孔部12，防止破坏触摸板10的功能。在各孔部12插入有突出部件20。因此在本例中，也设置有多个(在本例中为与孔部12数目相同的10个)突出部件20。另外，2个突出部件20沿操作面Ila的Y方向排列，这样的2个一组的突出部件20全部5组沿X方向等间隔排列。此外，这些孔部12以及突出部件20在触摸板10上的配置区域与后述的操作标章显示区域R (参照图6)在显示画面41上的配置区域对应。如图5所示，突出部件20由细长的圆柱状(销状)的销部件21、和整体为圆筒状的筒状部件22构成。销部件21的外径比孔部12的内径稍小。筒状部件22由沿该筒状部件22的轴向等分而成的2个半圆筒状部件构成。销部件21在其下端部以被2个半圆筒状部件夹住的状态与筒状部件22卡止。在本例中，销部件21的顶端部(上端部)被插入至各孔部12。在突出部件20未被驱动机构30驱动的基准状态(图5左侧的状态)下，平坦形成的销部件21的顶端部(顶端面)与操作面Ila的水平面一致。如图5所示，相对于操作板11在背面侧设置有驱动机构30。该驱动机构30是用于使突出部件20沿与操作面Ila交叉(在本例中正交)的方向(将其称为“进退动作方向Z”)进行进退动作的机构。驱动机构30具备压电元件31。压电元件31是利用了压电效应的无源元件，将施加至压电体的电压转换为力，或将施加至压电体的外力转换为电压。压电元件31被设置成沿进退动作方向Z振动。在压电元件31连结有连结部件33，该连结部件33与压电元件31 —体振动。连结部件33形成为细长的圆柱状(销状)。与压电元件31连结侧的相反侧的连结部件33的顶端部被插入至筒状部件22的内侧的空间。连结部件33的外径与筒状部件22的内径几乎相等，连结部件33的外周面和筒状部件22的内周面接触。在连结部件33和筒状部件22接触的接触位置以从外周侧包围筒状部件22的方式设置有弹簧部件34。弹簧部件34提供朝向内周侧的规定大小的预负荷，在连结部件33和构成突出部件20的筒状部件22之间产生规定的摩擦力。将弹簧部件34赋予的预负荷设定为使得连结部件33和筒状部件22之间的静摩擦力至少比作用于突出部件20的重力的进退动作方向Z的分力大。另外，将上述预负荷设定为使得在伴随压电元件31的振动在连结部件33和筒状部件22之间产生动摩擦力的状态下，它们能够滑动。在本实施方式中，由筒状部件22和连结部件33的滑动部以及作为预负荷赋予单元的弹簧部件34构成滑动机构32。另外，在本实施方式中，压电元件31的沿进退动作方向Z的向一方侧的振动速度和向另一方侧的振动速度的大小关系能够通过后述的操作输入运算部50所包含的突出控制部52 (参照图3)调整。通过使向突出方向侧(比操作面Ila靠正面侧)的振动速度比向反突出方向侧亦即埋没方向侧(比操作面Ila靠背面侧)的振动速度小，基于在连结部件33和筒状部件22之间产生的静摩擦和动摩擦的差异，突出部件20向突出方向侧移动。由此，突出部件20 (销部件21)的顶端部向比操作面Ila靠正面侧突出。即，突出部件20能够成为顶端部贯通操作板11而向比操作面Ila靠正面侧突出的状态(突出状态)。该突出状态是沿进退动作方向Z的突出部件20的顶端部的高度比操作面Ila高的状态，与本发明中的“第一状态”相当。另一方面，与此相反，通过使向埋没方向侧的振动速度比向突出方向侧的振动速度小，突出部件20向埋没方向侧移动。即，突出部件20也能够成为顶端部向比操作面Ila靠背面侧埋没的状态(埋没状态)。此外，“埋没状态”也包含突出部件20的销部件21的顶端部与操作面Ila的水平面一致的状态。该埋没状态是沿进退动作方向Z的突出部件20的顶端部的高度为操作面Ila以下的状态，与本发明中的“第二状态”相当。在本实施方式中，由压电元件31、滑动机构32和操作输入运算部50所包含的突出控制部52构成驱动机构30。此外，在图3中为方便起见，将突出控制部52与驱动机构30分开显示。利用该驱动机构30，多个突出部件20能够分别独立地在突出状态和埋没状态之间移动。这样，本实施方式的操作输入装置4组合具有触摸板10、和以从该触摸板10的操作面Ila自由出没的方式设置的多个突出部件20。此外，如本实施方式所示，特别优选组合设置静电电容式的触摸板10和使用压电元件31的驱动机构30的构成。静电电容式的触摸板10基于操作面I Ia和用户的指尖等被检测物D之间的静电电容的变化来检测操作面Ila中的被检测物D的位置。在具备静电电容式的触摸板10的情况下，在还具备使用压电元件31以外的致动器(例如马达、电磁元件等)的驱动机构30时，存在伴随该驱动产生噪声，静电电容变化的可能性。其结果，存在利用触摸板10的被检测物D的位置检测精度降低的可能性。与此相对，如本实施方式所示，若驱动机构30的致动器为压电元件31，则将伴随该驱动产生的噪声抑制为非常小。因此，即便触摸板10为静电电容式，也能够较高地维持利用触摸板10的被检测物D的位置检测精度。3.操作输入系统的构成如图3所示，操作输入系统3具备上述的操作输入装置4、显示输入装置40和介于它们之间的操作输入运算部50。在本实施方式中，操作输入运算部50被组装于构成导航装置I的控制运算部6 (参照图2)。但不限于这样的构成，操作输入运算部50也可以与控制运算部6独立设置。操作输入装置4和显示输入装置40经由操作输入运算部50以能够传递信息的方式连接。操作输入运算部50具备状况判定部51、突出控制部52、位置检测部53、描绘控制部54、选择操作判定部55。另外，在本实施方式中，操作输入运算部50还具备状态检测部56以及输入接受部57。状况判定部51根据显示于显示画面41的图像内容，针对各个突出部件20判定表示突出的状态的突出状况。在本实施方式中，突出状况包含“突出状态”和“埋没状态”。这里，作为突出状况之一的“埋没状态”是在进退动作方向Z上的可动范围内，突出部件20处于最小位移位置的状态(销部件21的顶端部与操作面Ila的水平面一致的状态)，作为另一个的“突出状态”是在进退动作方向Z上的可动范围内，突出部件20处于最大位移位置的状态。在本实施方式中，状况判定部51择一地判定使各突出部件20为突出状态以及埋没状态中的哪一状态。这里，如上所述，在显示画面41除了能够显示本车位置周边的地像外，还能够显示与规定功能相关的操作标章44的图像。例如在图6所示的例子中，与本车位置周边的地像重叠地，在设定于显示画面41中的下部侧的操作标章显示区域R中等间隔地横向排列显示有5个操作标章44的图像。这些操作标章44与在操作导航装置1、车辆的各种装备类方面的主要功能对应。作为一个例子，它们从左依次分别与探测交通信息显示功能、本车位置显示功能、目的地检索功能、音频设定功能、空调调节器设定功能相关。另外，在本例中，作为一个例子，能够在操作标章显示区域R显示最多5个操作标章44的图像。状况判定部51使显示画面41的坐标和操作面Ila的坐标对应，针对位于与显示的操作标章44在显示画面41上的坐标对应的操作面Ila上的坐标的一个以上的突出部件20，判定其突出状况为突出状态。在本实施方式中，状况判定部51分别针对相对于显示的一个操作标章44沿Y方向排列的2个一组的突出部件20，判定其突出状况为突出状态。另一方面，状况判定部51针对位于与未显示操作标章44的区域在显示画面41上的坐标对应的操作面Ila上的坐标的突出部件20，判定其突出状况为埋没状态。在图6的例子中，在操作标章显示区域R显示有能够显示数量的上限的5个操作标章44的图像，所以10个突出部件20的突出状况全部被判定为突出状态。另外，状况判定部51在显示于显示画面41的图像变更的情况下，针对各个突出部件20，判定与切换前的图像对应的突出状况和与切换后的图像对应的突出状况的差别。状况判定部51针对各个突出部件20，择一地判定符合“无变化”、“向突出状态转移”以及“向埋没状态转移”的哪一个。在图6中在选择了与音频设定功能相关的操作标章44的情况下，如图7中作为一个例子所示这样，切换成包含用于音量调整的2个操作标章44的图像的画面。该情况下，5个排列显示的操作标章44中，两端的2个和中央的I个消失，且对于剩余的2个，虽然图像被变更，但显示本身保持原样地维持。因此，作为一个例子在该种情况下，状况判定部51分别针对沿Y方向排列的2个一组的突出部件20，沿X方向依次判定为“向埋没状态转移”、“无变化”、“向埋没状态转移”、“无变化”、“向埋没状态转移”。状况判定部51将针对各个突出部件20判定出的突出状况或者其差别信息输出至突出控制部52。突出控制部52对突出部件20相对于操作面Ila的突出方向(与进退动作方向Z一致)的位置进行控制。突出控制部52基于从状况判定部51接受的信息，对驱动机构30进行控制。在本实施方式中，突出控制部52施加脉冲状的电压使压电元件31振动。此时，突出控制部52构成为能够调整沿进退动作方向Z的向一方侧的振动速度和向另一方侧的振动速度的大小关系。能够通过根据压电元件31的振动方向使占空比不同来实现这样的构成。突出控制部52通过使向突出方向侧的振动速度比向埋没方向侧的振动速度小，使突出部件20向突出方向侧移动。另一方面，突出控制部52通过使向埋没方向侧的振动速度比向突出方向侧的振动速度小，使突出部件20向埋没方向侧移动。在本实施方式中，突出控制部52与本发明中的“振动控制部”相当。如上所述，状况判定部51的判定结果基于在显示画面41的规定位置是否显示有操作标章44。因此，通过基于该判定结果对驱动机构30进行控制，突出控制部52在显示画面41显示有特定的操作标章44的情况下，将位于与该操作标章44的坐标对应的操作面Ila上的坐标的突出部件20设为突出状态(参照图6以及图7)。在本实施方式中，针对一个操作标章44将2个一组的突出部件20设为突出状态。换句话说，突出控制部52将一个操作标章44分别变形为沿操作面Ila的Y方向排列的2个突起部的方式进行表现。另外，突出控制部52将位于与未显示操作标章44的区域在显示画面41上的坐标对应的操作面Ila上的坐标的突出部件20设为埋没状态(参照图7)。这样，突出控制部52仅将与显示于显示画面41的特定的操作标章44对应的突出部件20设为突出状态。在状况判定部51的判定结果作为突出状况的差别而得到的情况下，突出控制部52基于该判定结果，将各个突出部件20维持在突出状态或埋没状态，或者在突出状态和埋没状态之间切换。此外，突出控制部52使压电元件31振动比使突出部件20在突出状态和埋没状态之间切换所需要的时间长的规定时间，然后使振动停止。即，针对压电元件31施加上述规定时间的电压，然后停止电压的施加。即便在电压施加停止后，突出部件20也通过连结部件33和筒状部件22之间的静摩擦来维持进退动作方向Z的位置。在本实施方式中，将设为突出状态的突出部件20的突出高度(以操作面Ila为基准的突出部件20的顶端部的高度)设定为较小。例如如图8所示，在被检测物D为用户的指尖的情况下，可以为在使指尖沿操作面Ila滑动时，能够利用生物体原本具有的指尖腹部的柔软性充分吸收高低差的程度的突出高度。例如，能够设为指尖厚度的20%以下等。此外，当然也能够设定成其以上的突出高度。位置检测部53获取在触摸板10的操作面Ila上的被检测物D的检测位置。位置检测部53基于因作为被检测物D的指尖等与操作面Ila接触或者接近而产生的电极间的静电电容的变化，确定被检测物D最接近的电极的位置。而且，位置检测部53将该确定出的电极的位置作为操作面Ila上的检测位置获取。通过这样的位置检测部53的功能，触摸板10能够接受与在操作面Ila上的检测位置对应的输入。位置检测部53将获取的检测位置的信息输出至描绘控制部54以及选择操作判定部55。描绘控制部54描绘控制针对显示画面41的显示图像。描绘控制部54生成包含本车位置周边的背景、道路以及名称等图像图形的多个层(layer)。另外，描绘控制部54生成包含对本车位置进行表示的本车位置标记的图形的层、在设定了目的地的情况下包含至该目的地的引导路径的图像图形的层。描绘控制部54还生成包含规定的操作标章44的图像图形的层、包含规定的操作光标45的图像图形的层。而且，描绘控制部54使这些各层重叠，从而生成一个显示图像图形，使其显示于显示画面41。这里，描绘控制部54使主要的操作标章44显示在设定于显示画面41的操作标章显示区域R (参照图6)。显示的操作标章44的种类根据来自用户的需求、车辆的行驶状态等而不同。描绘控制部54根据状况对各种的操作标章44的显示/非显示进行适当地切换。另外，描绘控制部54根据来自用户的需求对操作光标45的显示/非显示进行适当的切换。在本实施方式中，在通过位置检测部53未检测出被检测物D与操作面Ila的接触或者接近的情况下，描绘控制部54使操作光标45为非显示。另一方面，在通过位置检测部53检测出被检测物D与操作面Ila的接触或者接近的情况下，在本例中，描绘控制部54在与该操作面Ila上的检测位置对应的显示画面41上的位置显示圆形的操作光标45。在本例中，以上述检测位置和操作光标45的中心位置一致的方式显示该操作光标45。在与操作面Ila接触或者接近的状态下被检测物D滑动，检测位置也滑动的情况下，显示的操作光标45也与其同步地在显示画面41上移动。选择操作判定部55判定针对显示于显示画面41的操作标章44的选择操作的有无。选择操作判定部55基于针对操作面Ila的规定操作，判定针对操作标章44的选择操作的有无。另外，选择操作判定部55也基于各突出部件20的位置，当在包含处于突出状态的突出部件20的位置的规定区域内检测出上述规定操作时，判定为存在与该突出部件20对应的操作标章44的选择操作。在本实施方式中，针对一个操作标章44分配2个突出部件20，这2个一组的突出部件20的突出状况总是相同。因此，针对2个一组的突出部件20，将包含各自的位置的一个操作标章分配区域I (参照图4)设定为上述“规定区域”。其中，以在X方向相互邻接的组彼此之间，分别对应的操作标章分配区域I不重复的方式进行设定。另外，成为判定对象的“规定操作”例如包含使与操作面Ila非接触的被检测物D与操作面Ila接触的操作(触摸操作)、使与操作面Ila接触的被检测物D从操作面Ila暂时离开后再次接触的操作(敲击操作)、在规定时间内反复进行2次敲击操作的操作(双击操作)等。在本实施方式中，如上所述，显示画面41的坐标和操作面Ila的坐标对应，仅将与显示于显示画面41的特定的操作标章44对应的突出部件20设为突出状态。在突出部件20的埋没状态下，相对操作面Ila中的其周边部分平坦，处于突出状态的突出部件20的顶端部从操作面Ila明显突出，能够向用户提供利用了触觉的操作感。因此，用户能够通过指尖等直接触觉识别其高低差部分。另外，用户能够在意识中容易地对比关联在操作面Ila中被触觉识别的突出部件20的位置和显示于显示画面41的操作标章44的位置。而且，用户能够借助在操作面Ila的期望的位置处被触觉识别的突出部件20，在该位置进行对操作面Ila的触摸操作等。因此，用户不仅不用看设置在手边附近的触摸板10，甚至几乎不用看设置在靠近驾驶时的视线方向的位置的显示输入装置40，就能够容易选择期望的操作标章44。因此，根据本实施方式的操作输入装置4以及操作输入系统3，能够不用注视显示画面41，就能够进行比以往更加可靠的操作输入。另外，在本实施方式中，在突出部件20的埋没状态下，突出部件20的顶端部成为与触摸板10的操作面Ila—致的状态，操作面Ila变平坦，所以也不会阻碍用户进行的针对触摸板10的操作。因此，如本实施方式所示，通过在显示画面41未显示操作标章44的情况下将突出部件20设为埋没状态，用户能够不被突出部件20妨碍地顺利地进行对操作面Ila的操作输入。如上所述，通过在突出状态和埋没状态之间对突出部件20进行进退控制，能够在不损害触摸板10的操作感的情况下提供利用了触觉的操作感。另外，在本实施方式中，显示于显示画面41的操作标章44分别通过2个一组的突出部件20变形表现为2个排列的突起部的方式。因此，用户通过相同位置处的2点的触觉识别，能够容易把握操作面Ila上的操作标章分配区域I的位置。另外，也具有能够不用将突出部件20的数量增加至所需数量以上，从而使驱动机构30的构成比较简单化的优点。选择操作判定部55在判定为存在操作标章44的选择操作的情况下，将表示该情况的信息输出至导航用运算部70等，实现与该选择出的操作标章44相关的功能。另外，选择操作判定部55也将该信息输出至状况判定部51以及描绘控制部54。由此，在根据接下来实现的功能变更对显示画面41的显示图像的情况下，显示图像图形被更新，且与其相应地判定各突出部件20的突出状态的差别。状态检测部56可识别地检测突出部件20的突出状态和埋没状态。状态检测部56构成为例如能够获取来自位置传感器(未图示)的信息。状态检测部56基于获取的各突出部件20的进退动作方向Z上的位置信息，检测各突出部件20的实际突出状况是突出状态以及埋没状态的哪一个。状态检测部56将该检测结果的信息输出至选择操作判定部55的输入接受部57。输入接受部57在通过状态检测部56检测出突出部件20从突出状态变化为埋没状态的情况下，接受针对该突出部件20的输入。这里，如上所述，在本实施方式中，将与显示于显示画面41的特定的操作标章44对应的突出部件20设为突出状态。因此，接受对突出部件20的输入与接受对与该突出部件20对应的操作标章44的输入等价。换句话说，在检测出突出部件20从突出状态变化为埋没状态的情况下，输入接受部57接受对与该突出部件20对应的操作标章44的输入。基于此，选择操作判定部55判定为存在与该突出部件20对应的操作标章44的选择操作。在本实施方式中，通过具备这样的输入接受部57，能够与基于针对触摸板10的触摸操作等的通常的选择操作不同地另外接受经由了突出部件20的操作标章44的选择操作。此时，如图8所示，用户在通过作为被检测物D的指尖等在操作面Ila上的滑动操作，通过触觉识别出处于突出状态的目的的突出部件20后，仅直接按入该突出部件20使其变化为埋没状态，就能够选择期望的操作标章44。即，用户将处于突出状态的突出部件20看做按钮，能够通过按入该模拟按钮这样的直觉操作来选择操作标章44。因此，根据本实施方式的操作输入装置4以及操作输入系统3，能够进行便利性良好的操作输入。此外，在参照图6以及图7说明的显示图像的切换处理的一个例子中，在由触摸板10的操作面Ila上的规定操作(例如双击操作)选择了与音频设定功能相关的操作标章44的情况下，仅切换为包含用于音量调整的2个操作标章44的图像的画面(参照图7)。另一方面，在利用针对突出部件20的按入操作选择了与音频设定功能相关的操作标章44的情况下，进行与上述相同的画面切换，且将通过该按入操作成为埋没状态的突出部件20再次转移至突出状态。4.操作输入接受处理的处理顺序参照图9以及图10，对基于本实施方式的操作输入系统3的操作输入接受处理的处理顺序进行说明。通过构成操作输入运算部50的各功能部的硬件或者软件(程序)或该两者执行以下说明的操作输入接受处理的顺序。在上述各功能部由程序构成的情况下，包含操作输入运算部50的控制运算部6所具有的运算处理装置作为执行构成各功能部的程序的计算机动作。如图9所示，在操作输入接受处理中，首先执行各种准备处理(步骤# 01)。该准备处理例如包含用于作成显示图像图形的工作区域的准备等。接下来，实际作成显示图像图形(步骤# 02)。另外，判定各突出部件20的突出状况(步骤# 03)。例如以ON / OFF等方式设定该判定结果。接下来，基于在步骤# 02中作成的显示图像图形和在步骤# 03中判定出的突出状况，在显示画面41显示图像，另外，通过驱动机构30对突出部件20进行进退驱动(步骤# 04)。由此，将与显示于显示画面41的特定的操作标章44对应的突出部件20设为突出状态。此外，将与未显示的操作标章44对应的突出部件20设为埋没状态。在该状态下执行输入判定处理(步骤# 05)。如图10所示，在输入判定处理中，获取在操作面Ila上的被检测物D的检测位置(步骤# 11)。在与获取的检测位置对应的显示画面41上的位置显示操作光标45 (步骤
#12)。此外，在操作面Ila上的被检测物D的检测位置移动的情况下，显示的操作光标45也与其对应地在显示画面41上移动。然后，判定有无将处于突出状态的突出部件20强制性地转移至埋没状态的操作(按入操作)(步骤# 13)。在判定为没有这样的按入操作的情况下(步骤# 13:否)，判定操作面Ila上的触摸操作(包含敲击操作、双击操作)的有无(步骤
#14)。在判定为没有这样的触摸操作的情况下(步骤# 14:否)，直接结束输入判定处理。在步骤# 14中在检测出了触摸操作的情况下(步骤# 14:是)，判定该触摸操作的检测位置是否在操作标章分配区域I内(步骤# 15)。在判定为检测位置在操作标章分配区域I内的情况下(步骤# 15:是)，在步骤# 13中检测出了突出部件20的按入操作的情况下(步骤# 13:是)，判定操作标章分配区域I或者与被进行了按入操作的突出部件20对应的操作标章44的种类(步骤# 16)。而且，选择该操作标章44，实现与其相关的各种功能(例如目的地检索功能、音频设定功能等)(步骤# 17)。在该情况下，例如可能存在选择了多个操作标章44，且难以判定选择了哪一个操作标章44的情况。在这样的情况下，可以构成为基于被进行了按入操作的突出部件20的数量以及被检测物D的检测位置的至少一方来判定选择的正确性(对于用户意思的推算吻合度)，从而决定选择出的操作标章44。然后，结束输入判定处理。在步骤# 15中在判定为检测位置为操作标章分配区域I外的情况下(步骤
#15:否)，执行在操作标章分配区域I以外的区域(非标章区域)的选择处理(步骤# 18)。例如，执行以触摸操作的检测位置为显示画面41的中心使地像滚动的处理等。至此结束输入判定处理。若输入判定处理结束，则返回图9，判定显示画面41中的显示图像的变更的有无(步骤# 06)。在输入判定处理中均未检测出按入操作和触摸操作的情况下，无画面迁移的可能性高。在这样的情况下(步骤#06:否)，再次执行输入判定处理。另一方面，在作为输入判定处理的结果选择了操作标章44的情况下、执行地像的滚动处理的情况下等，可能伴有画面迁移。在这样的情况下(步骤#06:是)，结束操作输入接受处理。此外，针对变更后的显示图像再次执行步骤# 01以后的处理。依次反复执行以上的处理。5.其他实施方式最后对本发明的操作输入装置的、其他的实施方式进行说明。此外，只要不发生矛盾，在以下的各自的实施方式中公开的构成能够与在其他的实施方式中公开的构成进行组合使用。(I)在上述的实施方式中，以驱动机构30使突出部件20为突出状态(这里为突出部件20在可动范围内处于最大位移位置的状态)以及埋没状态(这里为突出部件20在可动范围内处于最小位移位置的状态)中的任意一个状态的构成为例进行了说明。但本发明的实施方式不限于此。即，也可以以能够使突出部件20为突出状态和埋没状态之间的中间状态的方式构成驱动机构30。这样的中间状态也包含在本发明中的“第一状态”。该情况下，突出控制部52也可以构成为阶段性控制突出部件20相对于操作面Ila的突出方向(进退动作方向Z)的位置，从而使突出部件20能够阶段性地突出。(2)在上述的实施方式中，以驱动机构30具备压电元件31、滑动机构32和突出控制部52的构成为例进行了说明。但本发明的实施方式不限于此。即，若为能够使突出部件20沿进退动作方向Z进行进退动作，使突出部件20在突出状态和埋没状态之间移动的机构，则驱动机构30的具体构成任意。例如可以使用利用液压、气压等流体压的驱动机构30、利用电磁铁或者电磁元件等电磁力的驱动机构30、利用马达的动力的驱动机构30等。在具备静电电容式的触摸板10的情况下，例如在将马达、电磁元件等作为驱动机构30的致动器使用的情况下，存在伴随该驱动产生噪声，从而静电电容变化的可能性。因此，在这样的情况下，优选具备对伴随该致动器的驱动而产生的噪声进行遮蔽的遮蔽部(例如电磁屏蔽等)的构成。(3)在上述的实施方式中，以构成驱动机构30的滑动机构32具备作为预负荷赋予单元的弹簧部件34的构成为例进行了说明。但本发明的实施方式不限于此。即，作为这样的预负荷赋予单元，例如可以为具备供给规定流体压的流体压供给部。(4)在上述的实施方式中，以在触摸板10的操作板11上设置多个孔部12，且设置有与其数目相同的突出部件20的构成为例进行了说明。但本发明的实施方式不限于此。即也可以为分别仅设置I个这样的孔部12以及突出部件20的构成。该情况下，例如可以将选择频度高的操作标章44在显示画面41上的显示位置设定在固定位置，在与该操作标章44对应的操作面Ila的位置设置孔部12以及突出部件20。另外，例如如图11所示，也可以为多个孔部12以及突出部件20在操作面Ila的整体规则排列的构成。该情况下，通过以能够出没的方式设置于操作面Ila的整体的多个突出部件20，能够表现任意形状的凹凸形状。(5)在上述的实施方式中，以突出部件20沿设定于与操作面Ila正交的方向的进退动作方向Z进行进退驱动的构成为例进行了说明。但本发明的实施方式不限于此。即，也可以为将进退动作方向Z设定于不与操作面Ila正交而是倾斜的方向的构成。在该情况下，例如如上述的实施方式所示，在触摸板10被大致水平地配置在中央控制台部上的情况下，也可以将进退动作方向Z设定为与驾驶席侧倾斜。(6)在上述的实施方式中，以使用了能够检测与操作面Ila接触或者接近的被检测物D的静电电容式的触摸板10的构成为例进行了说明。但本发明的实施方式不限于此。即，也可以替换静电电容式的触摸板10而利用电阻膜式的触摸板10。另外，还可以使用能够检测与操作面Ila接触的被检测物D的感压式的触摸板10。(7)在上述的实施方式中，假定在操作输入装置4中接受与被检测物D的检测位置对应的输入的设备为通常的触摸板10的构成进行了说明。但本发明的实施方式不限于此。即，也可以为这样的触摸板10和液晶面板等显示装置组合而成的触摸面板被设置于上述的实施方式中说明的操作输入装置4的构成。该情况下，设为使显示装置一体化于透明性的触摸板10的背面侧的构成即可。在这样的操作输入装置4中，例如可以设为根据显示于触摸面板的显示装置的操作图标等操作标章的位置以及内容的一方或者双方对突出部件20进行进退控制的构成。这样的操作输入装置与上述的实施方式相同，能够在不损害触摸面板的操作感的情况下提供利用了触觉的操作感。(8)在上述的实施方式中，以显示的操作标章44通过2个一组的突出部件20变形为2个排列的突起部的方式进行表现的构成为例进行了说明。但本发明的实施方式不限于此。即，也可以为操作标章44通过一个突出部件20简化为单一突起部的方式进行表现的构成。另外，还可以为通过3个以上的突出部件20变形为整体呈现规定形状的突起部组的方式进行表现的构成。(9)在上述的实施方式中，以操作输入装置4以可传递信息的方式与显示装置和触摸面板等输入装置成为一体的显示输入装置40连接的构成为例进行了说明。但本发明的实施方式不限于此。即，不是必须具备触摸面板(上述实施方式中的第一操作输入单元)，操作输入装置4至少与具有显示画面的显示装置(显示器装置)连接即可。另外，根据成为操作输入对象的设备，也可以不与显示输入装置40、显示装置连接。根据本实施方式的操作输入装置4，即便完全不看显示了图像的画面，也能够进行比以往更可靠的操作输入。(10)在上述的实施方式中，以状态检测部56基于从位置传感器获取的信息对各突出部件20的实际的突出状况进行检测的构成为例进行了说明。但本发明的实施方式不限于此。例如也可以使状态检测部56构成为利用驱动机构30所具备的压电元件31的特性，将压电元件31作为传感器元件使用。如上所述，在突出控制部52使突出部件20进行进退驱动时，经过规定时间后停止电压施加。因此，通过构成为之后能够将经由突出部件20以及连结部件33施加至压电元件31的外力(基于用户的压力)作为电信号进行检测，能够实现能够检测用户针对突出部件的操作(按入操作)的构成。而且，能够实现基于该检测出的按入操作和通过状况判定部51判定的各突出部件20的突出状况，由状态检测部56检测各突出部件20的实际的突出状况的构成。即，在检测出来自与处于突出状态的突出部件20对应的压电元件31的电信号的情况下，状态检测部56判定为该突出部件20成为埋没状态。另外，在使与处于埋没状态的突出部件20对应的压电元件31振动，利用计时器等判定出经过了规定时间的情况下，状态检测部56判定为该突出部件20成为突出状态。(11)在上述的实施方式中，以操作输入运算部50具备状态检测部56以及输入接受部57的构成为例进行了说明。但本发明的实施方式不限于此。即，状态检测部56以及输入接受部57是用于代替性辅助基于位置检测部53和选择操作判定部55的配合的选择操作的有无判定(参照图10)的功能部，它们不是必须设置于操作输入运算部50。(12)在上述的实施方式中，以操作输入运算部50具备各功能部51 57的构成为例进行了说明。但本发明的实施方式不限于此。即，在上述的实施方式中说明的功能部的分配仅是一个例子，也可以使多个功能部组合，或进一步划分一个功能部。(13)在上述的实施方式中，以用于进行针对车载用的导航装置I的操作输入的操作输入装置4为例进行了说明。但本发明的实施方式不限于此。即，例如在上述的实施方式中说明的导航装置I的各构成被分开设置于服务器装置和车载终端装置的导航系统、笔记本电脑、游戏机、各种设备控制装置等其他的系统或者设备也能够成为基于本发明的操作输入装置的操作输入的对象。(14)关于其他的构成，在本说明书中公开的实施方式的全部点都是例示，本发明的实施方式不限于此。即，关于本申请的权利要求书没有记载的构成，在不脱离本发明的目的的范围内能够适当地进行改变。能够将本发明适用于具备作为指示器的触摸板的操作输入装置。
权利要求
1.一种操作输入装置，其特征在于，具备: 触摸板，其具有在正面形成有操作面的操作板，检测与所述操作面接触或者接近的被检测物来接受与该检测位置对应的输入； 孔部，其贯穿设置于所述操作板； 突出部件，其被插入所述孔部； 驱动机构，其相对于所述操作板设置于背面侧，并使所述突出部件沿与所述操作面交叉的方向在第一状态和第二状态之间进行进退动作，其中，所述第一状态是所述突出部件的顶端部的高度比所述操作面高的状态，所述第二状态是所述顶端部的高度在所述操作面以下的状态。
2.根据权利要求1所述的操作输入装置，其中， 所述触摸板是静电电容式的触摸板，且具有沿所述操作面配设成格子状的布线部件， 所述孔部避开所述布线部件而被设置。
3.根据权利要求1或者2所述的操作输入装置，其中， 所述驱动机构具备驱动所述突出部件的压电元件。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的操作输入装置，其中， 所述驱动机构具有:压电元件，其被设置为在所述突出部件的进退动作方向振动；滑动机构，其能够在所述压电元件或者与所述压电元件一体振动的部件和所述突出部件之间产生规定的摩擦力的状态下进行滑动；和振动控制部，其能够调整沿所述压电元件的所述进退动作方向的向一方侧的振动速度和向另一方侧的振动速度的大小关系。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的操作输入装置，其中， 所述孔部被设置有多个，并且在全部的所述孔部内插入有所述突出部件。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的操作输入装置，其中， 还具备能够识别检测所述突出部件的所述第一状态和所述第二状态的状态检测部。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的操作输入装置，其中， 该操作输入装置与具有显示画面且在该显示画面显示图像的显示装置以能够传递信息的方式连接， 所述显示画面的坐标和所述操作面的坐标对应。
全文摘要
本发明涉及操作输入装置，能够在不损害触摸板的操作感的情况下利用触觉。该操作输入装置具备触摸板(10)，其具有在正面形成了操作面(11a)的操作板(11)，检测与操作面(11a)接触或者接近的被检测物来接受与该检测位置对应的输入；孔部(12)，其贯通设置于操作板(11)；突出部件(20)，其被插入孔部(12)；驱动机构，其相对于操作板(11)被设置在背面侧，能够使突出部件(20)沿与操作面(11a)交叉的方向，在突出部件(20)的顶端部的高度比操作面(11a)高的第一状态和顶端部的高度在操作面(11a)以下的第二状态之间进行进退动作。
文档编号G06F3/0488GK103186282SQ20121051459
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月4日 优先权日2011年12月27日
发明者高阳一郎, 小山亮二, 足立和英 申请人:爱信艾达株式会社