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操作检测装置

阅读:908发布:2020-05-11

专利汇可以提供操作检测装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且作为操作检测装置的 触摸板 (1)具有:操作部(7),其具有被进行操作的操作面(7a); 载荷 传感器 (6),其配置于操作部(7)的下表面(7b),并检测对操作面(7a)赋予的载荷;以及限制机构部(4),其允许对载荷传感器(6)赋予预先确定的第一载荷以下的载荷,并且通过与操作部(7)的下表面(7b)的 接触 来限制对载荷传感器(6)赋予比预先确定的第一载荷大的载荷从而保护载荷传感器(6)。,下面是操作检测装置专利的具体信息内容。

1.一种操作检测装置,其中,具备:
操作部,其具有被进行操作的操作面;
载荷传感器,其配置于所述操作部的下表面,并检测对所述操作面赋予的载荷;以及保护部,其允许对所述载荷传感器赋予预先确定的第一载荷以下的载荷,并且通过与所述操作部的所述下表面的接触来限制对所述载荷传感器赋予比所述预先确定的第一载荷大的载荷从而保护所述载荷传感器。
2.根据权利要求1所述的操作检测装置,其中,
所述保护部具备:
板,其与所述载荷传感器接触;
弹性体,其对所述板向所述操作部的方向赋予弹
基座,其具有收容所述板和所述弹性体的收容部、及与所述收容部相连并供所述载荷传感器的一部分进入的开口;以及
帽,其以封堵所述开口的相反侧的所述收容部的端部的方式安装于所述基座。
3.根据权利要求2所述的操作检测装置,其中,
所述弹性体在收容于所述收容部的状态下,在比所述预先确定的第一载荷小的第二载荷以上、且所述预先确定的第一载荷以下的载荷范围进行弹性变形
4.根据权利要求3所述的操作检测装置,其中,
所述保护部构成为,在赋予所述载荷范围内的载荷的情况下,经由所述板而使所述弹性体弹性变形来允许所述载荷传感器的移动,能够利用所述载荷传感器检测从零至所述预先确定的第一载荷为止的载荷,在赋予比所述预先确定的第一载荷大的载荷的情况下,所述基座的上表面与所述操作部的所述下表面接触来限制所述载荷传感器的移动,限制利用所述载荷传感器检测比所述预先确定的第一载荷大的载荷。
5.根据权利要求3或4所述的操作检测装置,其中,
所述保护部具有如下结构:若赋予了比所述预先确定的第一载荷大的载荷,则通过所述基座的上表面与所述操作部的所述下表面的接触,从而所述基座承受除所述预先确定的第一载荷以外的载荷。
6.根据权利要求1~5中的任一项所述的操作检测装置,其中,
所述载荷传感器具有在内部具有由测量仪器组成的桥接电路的主体和从该主体突出的负荷按钮,并具有以下结构:根据与赋予至该负荷按钮的载荷相应地变化的所述测量仪器的电阻值,所述桥接电路的输出发生变化。
7.根据权利要求1~6中的任一项所述的操作检测装置,其中,
具备控制部,所述控制部对基于来自所述载荷传感器的载荷信号的载荷与载荷阈值进行比较,当检测出所述载荷阈值以上的载荷的情况下,判定为进行了所述操作部的按压操作,并将操作信息输出至被控制装置。
8.根据权利要求1~7中的任一项所述的操作检测装置,其中,
所述载荷传感器包含多个载荷传感器,
所述保护部包含与所述多个载荷传感器相应的多个保护部。
9.根据权利要求8所述的操作检测装置,其中,
所述多个载荷传感器分别设置在所述操作面的四的下方。
10.根据权利要求8所述的操作检测装置,其中,
所述操作部构成为在所述操作面配置多个操作按钮,
所述多个载荷传感器分别设置在所述多个操作按钮的下方。

说明书全文

操作检测装置

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请主张在2017年8月3日申请的日本特愿2017-150698号的优先权,并将日本特愿2017-150698号的全部内容通过引用并入到本申请中。

技术领域

[0003] 本发明涉及操作检测装置。

背景技术

[0004] 已知一种触摸面板显示器,其具备:配置在基座之上的触摸板、触摸板与基座之间的配置于触摸板的四的四个载荷传感器、以及基于载荷传感器的输出电压来检测触摸位置的微型计算机(例如,参照专利文献1。)。
[0005] 专利文献1:日本特开2012-68836号公报
[0006] 专利文献1所公开的触摸面板显示器在过大的载荷(过载荷)赋予于触摸板的情况下,存在载荷传感器故障的可能性。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于提供能够保护载荷传感器远离过载荷的操作检测装置。
[0008] 本发明的一个实施方式所涉及的操作检测装置具有:操作部,其具有被进行操作的操作面;载荷传感器,其配置于操作部的下表面,并检测对操作面赋予的载荷;保护部,其允许对载荷传感器赋予预先确定的第一载荷以下的载荷,并且通过与操作部的下表面的接触来限制对载荷传感器赋予赋予比预先确定的第一载荷大的载荷从而保护载荷传感器。
[0009] 根据本发明的一个实施方式,能够提供一种保护载荷传感器远离过载荷的操作检测装置。附图说明
[0010] 图1是表示实施方式所涉及的触摸板的一例的分解立体图。
[0011] 图2A是表示实施方式所涉及的触摸板的立体图。
[0012] 图2B是从箭头方向观察用图2A的II(b)-II(b)线切断后的截面的示意性剖视图。
[0013] 图2C是触摸板的框图
[0014] 图3A是用于说明实施方式所涉及的触摸板的限制机构部中的、被赋予了比预先确定的第一载荷小的第二载荷以下的载荷的情况的作用的剖视图。
[0015] 图3B是用于说明实施方式所涉及的触摸板的限制机构部中的、被赋予了比预先确定的第一载荷小的第二载荷以上、且第一载荷以下的载荷的情况的作用的剖视图。
[0016] 图3C是用于说明实施方式所涉及的触摸板的限制机构部中的、赋予了预先确定的第一载荷以上的载荷的情况的作用的剖视图。
[0017] 图4A是表示另一实施方式所涉及的操作检测装置的说明图。
[0018] 图4B是从箭头方向观察用图4A的IV(b)-IV(b)线切断后的截面的剖视图。

具体实施方式

[0019] (实施方式的摘要)
[0020] 实施方式所涉及的操作检测装置具有:操作部,其具有进行操作的操作面;载荷传感器,其配置于操作部的下表面,并检测对操作面赋予的载荷;以及保护部,其允许对载荷传感器赋予预先确定的第一载荷以下的载荷,并且通过与操作部的下表面的接触来限制对载荷传感器赋予比预先确定的第一载荷大的载荷从而保护载荷传感器。
[0021] 该操作检测装置在预先确定的第一载荷以上的载荷赋予于操作部的情况下,保护部限制该载荷的赋予方向的操作部的移动来保护载荷传感器,因此与不采用该结构的情况相比,能够保护载荷传感器远离过载荷。
[0022] [实施方式]
[0023] (触摸板1的概要)
[0024] 图1是表示实施方式所涉及的触摸板的分解立体图。图2A是表示实施方式所涉及的触摸板的立体图,图2B是从箭头方向观察用图2A的II(b)-II(b)线切断后的截面的示意性剖视图,图2C是触摸板的框图的一例。图3A~图3C是用于说明实施方式所涉及的触摸板的限制机构部的作用的剖视图。
[0025] 在本实施方式所涉及的各图中,存在图形间的比率与实际的比率不同的情况。另外,图2B所示的箭头示出伴随着由操作手指9对操作面7a进行的操作而向下作用的载荷F。另外,在图2C中,用箭头示出主要的信号、信息的流向。另外,图3A~图3C所示的向上的箭头示出弹簧44的弹。而且,向下的箭头示出向按下操作面7a的方向(载荷的赋予方向)作用的载荷。进一步,表示数值范围的“A~B”在A以上且B以下的意思下使用。
[0026] 作为一例,作为操作检测装置的触摸板1配置于车辆的驾驶席与副驾驶席之间的地板控制台。作为一例,该触摸板1配置成图1的纸面左侧为车辆的后方侧,右侧位于前方侧。而且,作为一例,触摸板1构成为对搭载于车辆的电子设备进行操作。该触摸板1例如构成为检测对操作面7a进行的跟踪操作、点击操作、缩放操作以及按压操作等。
[0027] 例如如图1~图2C所示,触摸板1具有:操作部7,其具有进行操作的操作面7a;载荷传感器6,其配置于操作部7的下面表7b,并检测对操作面7a赋予的载荷;以及作为保护部的限制机构部4,其允许对载荷传感器6赋予预先确定的第一载荷以下的载荷,并且通过与操作部7的下表面7b的接触来限制对载荷传感器6赋予比预先确定的第一载荷大的载荷从而保护载荷传感器6。
[0028] 另外,如图2B和图2C所示,触摸板1例如具备促动器8和控制部100,控制部100控制触摸传感器70、发光元件71、载荷传感器6以及促动器8。
[0029] 如图1所示,作为一例,该触摸板1在操作面7a的四角的下方分别配置有载荷传感器6。此外,载荷传感器6的数量并不限于此。
[0030] 如图1和图2A所示,限制机构部4与操作部7例如安装于框体2。作为一例,该框体2使用PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)等树脂材料来形成。在该框体2与后述的基座40之间,例如如图1和图2A所示,配置有由树脂材料形成的四个缓冲垫3。该缓冲垫3安装于框体2的嵌入部20。
[0031] (限制机构部4的结构)
[0032] 例如如图3A~图3C所示,限制机构部4具有:板46,其与载荷传感器6接触;作为弹性体的弹簧44,其对板46向操作部7的方向赋予弹力;基座40,其具有收容板46和弹簧44的收容部400、及与收容部400相连并供载荷传感器6的一部分进入的开口401;以及帽42,其以封堵开口401的相反侧的收容部400的端部的方式安装于基座40。
[0033] 该帽42、弹簧44以及板46与载荷传感器6的数量相应地在基座40安装有四组。因此,在基座40,与载荷传感器6的设置位置相应地设置有四个收容部400和四个开口401。该收容部400例如成为能够供具有矩形状的板46移动的形状。
[0034] 作为一例,基座40使用ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)等树脂材料来形成。在该基座40的上表面40a侧配置操作部7。
[0035] 另外,如图3A~图3C所示,在基座40例如以隔着收容部400的方式形成有凹部405。在该凹部405形成有爪406。
[0036] 例如如图2B所示,在框体2与基座40之间以与下表面40b接触的方式配置有促动器8。
[0037] 帽42例如使用PC(聚酸酯)等树脂材料来形成。该帽42例如具有将细长的板以两端相对的方式弯折成直角那样的形状。因此,例如如图1所示,帽42具有底部42a、和位于底部42a的两端并对置的侧部42c。
[0038] 在底部42a设置有具有凸形状的支承部42b。在该支承部42b插入弹簧44的一个端部。
[0039] 在侧部42c设置有开口42d。例如如图3A~图3C所示,该开口42d构成为,供基座40的凹部405的爪406嵌入。即,帽42通过向凹部405插入侧部42c,爪406嵌入于开口42d而与基座40成为一体。
[0040] 作为一例,弹簧44是使用了碳素(钢琴丝)的螺旋弹簧。此外,作为弹性体,并不限于螺旋弹簧,只要是能够对板46赋予所需的弹力并且恢复到原来的形状的物体即可。
[0041] 作为一例,板46使用POM(聚缩)等树脂材料来形成为板状。例如如图3A~图3C所示,该板46的表面46a与载荷传感器6接触,并且与收容部400的上内表面400a接触。而且,在背面46b设置有具有凸形状的支承部46c。在该支承部46c插入弹簧44的另一端部。因此,弹簧44由帽42与板46支承。
[0042] 这里,弹簧44构成为,在收容于基座40的状态下,在比上述的预先确定的第一载荷(作为一例为10N)小的第二载荷(作为一例为8N)以上、且预先确定的第一载荷以下的载荷范围进行弹性变形。即,弹簧44在收容于基座40的状态下,对板46赋予与第二载荷相等的弹力(作为一例为8N)。
[0043] 另外,限制机构部4构成为,在赋予该载荷范围内的载荷的情况下,经由板46而使弹簧44弹性变形来允许载荷传感器6的移动,并能够利用载荷传感器6检测从零至预先确定的第一载荷为止的载荷,在赋予比预先确定的第一载荷大的载荷的情况下,基座40的上表面40a与操作部7的下表面7b接触来限制载荷传感器6的移动,并限制利用载荷传感器6检测比预先确定的第一载荷大的载荷。
[0044] 若帽42安装于基座40,则弹簧44在压缩的状态下收纳于收容部400。例如如图3A所示,该压缩的状态的弹簧44对板46赋予弹力F1。作为一例,该弹力F1在预先确定的第一载荷为10N的情况下为8N。
[0045] 这里,当载荷F赋予到操作面7a的中央,另外,载荷传感器6配置于操作面7a的四角的情况下,对各个载荷传感器6理想地赋予F/4的载荷。以下,对在图3A~图3C图示的载荷传感器6的正上方赋予载荷F,该载荷F作用于该载荷传感器6和限制机构部4的情况进行说明。
[0046] 如图3A所示,例如,在对操作面7a赋予了弹簧44的弹力F1以下的载荷F的情况下,板46以固定于基座40的方式不移动。此时,载荷传感器6检测出载荷F。
[0047] 如图3B所示,例如,在对操作面7a赋予了比弹簧44的弹力F1大的载荷F的情况下,弹簧44经由操作面7a、载荷传感器6以及板46而受到载荷F并被压缩。此时,载荷传感器6检测出载荷F。此外,图3B所示的弹簧44的弹力F2例如比弹力F1大被压缩的大小。进而,操作面7a朝向框体2移动直至载荷F与弹力F2平衡的位置。
[0048] 如图3C所示,若载荷F进一步变大,则操作面7a向载荷F的赋予方向移动而使操作部7的下表面7b与基座40的上表面40a接触来限制板46的移动,因此弹簧44的弹力F3变成最大值。而且,产生该弹力F3的载荷、即操作部7的下表面7b与基座40的上表面40a接触时的载荷为预先确定的第一载荷。
[0049] 图3C所示的载荷传感器6检测出产生该弹力F3的载荷。另外,在比该载荷大的载荷赋予到操作面7a的情况下,除产生弹簧44的弹力F3的载荷以外的载荷由基座40承受,因此在载荷传感器6中,仅检测出产生弹力F3的载荷。此外,作为一例,弹簧44的弹力F3的最大值在预先确定的第一载荷为10N的情况下为10N。
[0050] 例如,在载荷F为600N的情况下,对载荷传感器6仅赋予10N作为预先确定的第一载荷,基座40承受剩下的载荷(590N),因此能够避免设想外的过载荷赋予到载荷传感器6。
[0051] 作为一例,本实施方式的限制机构部4限制为对一个载荷传感器6作用0~10N为止的载荷。即,一个载荷传感器6的检测范围作为一例为0~10N。
[0052] (载荷传感器6的结构)
[0053] 载荷传感器6例如是压阻方式、静电电容方式的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微电子机械系统)。作为一例,本实施方式的载荷传感器6为静电电容方式的传感器,由四个测量仪器组成桥接电路
[0054] 对于该载荷传感器6而言,例如负荷按钮61从主体60突出。载荷传感器6构成为,通过对负荷按钮61赋予载荷,从而内部的测量仪器的电阻值改变而使桥接电路的输出发生变化。
[0055] 例如如图2C所示,四个载荷传感器6将载荷信号S2~载荷信号S2输出至控制部100。控制部100例如将该载荷信号S2~载荷信号S2转换为载荷,来判定按压操作的有无。
[0056] (操作部7的结构)
[0057] 如图1所示,作为一例,操作部7具有触摸传感器70、光导72以及面板74。
[0058] 触摸传感器70例如是静电电容方式的触摸传感器,并构成为检测多点触摸。具体地,触摸传感器70的多个驱动电极和多个检测电极一边保持绝缘性一边交叉地设置在基板上。
[0059] 如图1所示,作为一例,该基板为印刷布线基板,并在对置的端部配置有多个发光元件71。该发光元件71例如基于从控制部100输出的照明信号S7而发光。
[0060] 触摸传感器70读取多个驱动电极与多个检测电极的所有组合的静电电容,并将一个周期大小的静电电容作为静电电容S1输出至控制部100。
[0061] 光导72例如使用丙烯酸树脂等透明度高的树脂材料来形成为片状。该光导72例如通过粘接剂安装于面板74。
[0062] 另外,光导72将上述的发光元件71的光向操作面7a方向引导来对操作面7a进行照明。由此,也可以在光导72中含有对发光元件71的光进行扩散的扩散颗粒等。
[0063] 面板74例如使用PC等透明的树脂材料来形成。而且,面板74例如通过印刷等形成供光透过的透光区域和遮挡光的遮光区域,由此在操作面7a形成设计面。
[0064] 例如如图2A所示,该面板74的上部成为操作面7a,下部具有敞开的箱形状。另外,面板74与光导72及触摸传感器70成为一体。
[0065] (促动器8的结构)
[0066] 促动器8经由基座40而使操作面7a振动。作为一例,该促动器8为单晶型压电促动器。
[0067] 例如如图2C所示,促动器8基于从控制部100输出的驱动信号S6进行振动。
[0068] (控制部100的结构)
[0069] 控制部100例如是由按照存储的程序,对获取到的数据进行运算、加工等的CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)、作为半导体存储器的RAM(Random Access Memory:随机存储器)以及ROM(Read Only Memory:只读存储器)等构成的微型计算机。在该ROM中例如储存有用于控制部100动作的程序、静电阈值101、载荷阈值102以及驱动信息103。RAM例如用作临时储存运算结果等的存储区域。
[0070] 控制部100构成为,例如在操作部7检测到操作并且载荷传感器6检测出伴随着该操作的载荷的情况下,视为进行了按压操作而控制被控制装置并且控制促动器8来使操作面7a振动,呈现表示已受到按压操作的触觉反馈。进而,控制部100生成包含检测到操作的点的坐标值、按压操作的有无等信息在内的操作信息S8并输出至被控制装置。
[0071] 该被控制装置例如是指导航装置、音乐及视频播放装置、以及空调装置等。
[0072] 具体地,控制部100从触摸传感器70周期性地获取静电电容S1并与静电阈值101进行比较。控制部100例如在存在静电阈值101以上的静电电容的情况下,基于该静电电容的分布计算进行了操作的操作面7a上的检测点。作为一例,通过加权平均等进行该计算。
[0073] 另外,控制部100将基于来自载荷传感器6的载荷信号S2~载荷信号S5的载荷与载荷阈值102进行比较。控制部100在检测出载荷阈值102以上的载荷的情况下,判定为进行了按压操作。
[0074] 驱动信息103例如是与驱动信号S6的驱动模式相关的信息。控制部100在检测到按压操作的情况下,生成具有表示已受到按压操作的驱动模式的驱动信号S6并输出至促动器8来呈现触觉反馈。此外,作为变形例,触觉反馈例如也可以是模仿机械式的按键的触觉的触觉反馈等。
[0075] 另外,作为变形例,控制部100也可以构成为,在跟踪操作、触摸操作等中,将静电阈值101以上的静电电容的检测与预先确定的第一载荷以上的载荷的检测组合来进行操作的判定。控制部100通过该组合的判定,能够抑制远离操作面7a、即处于悬浮状态的操作手指等的误检测。另外,控制部100通过该组合的判定,能够抑制基于操作手指伴随着车辆的振动而无意地触摸而检测出的载荷的误检测。
[0076] 以下,关于触摸板1的动作进行说明。
[0077] (动作)
[0078] 对于触摸板1的控制部100而言,例如若投入车辆的电源,则将照明信号S7输出至发光元件71来对操作面7a进行照明。进而,控制部100获取静电电容S1、载荷信号S2~载荷信号S5,并一边与静电阈值101及载荷阈值102进行比较一边进行监视。
[0079] 控制部100在检测到操作,且未检测到按压操作的情况下,生成包含检测到操作的点的坐标值和未进行按压操作的操作信息S8并输出至被控制装置。另外,控制部100在检测到按压操作的情况下,生成包含检测到操作的点的坐标值和进行了按压操作的操作信息S8并输出至被控制装置。
[0080] (实施方式的效果)
[0081] 本实施方式所涉及的触摸板1能够保护载荷传感器6远离过载荷。具体地,触摸板1在载荷传感器6被损坏程度的较大的载荷(过载荷)赋予到操作面7a的情况下,通过操作部7向载荷的赋予方向移动来与基座40接触而限制预先确定的第一载荷以上的载荷赋予到载荷传感器6。因此,触摸板1与不采用该结构的情况相比,由于过载荷不会赋予到载荷传感器6,因此能够保护载荷传感器6远离过载荷。
[0082] 触摸板1能够通过改变弹簧44的弹簧常数而容易地调整赋予至载荷传感器6的最大载荷,因此能够进行与载荷传感器6的耐载荷性能相应的保护。另外,触摸板1能够容易地调整最大载荷,因此即使载荷传感器6的耐载荷性能改变也不需要进行设计变更,能够与各种规格对应来抑制制造成本。而且,触摸板1能够进行与载荷传感器6的耐载荷性能相应的保护,因此即使在载荷传感器6的正上方赋予过载荷也能够保护载荷传感器6。
[0083] 此外,作为变形例,触摸板1也可以为不具备触摸传感器70的结构。该触摸板1由于操作部7与四个载荷传感器6可靠地接触,因此能够与各载荷传感器6的输出相应地高精度地检测进行了操作的位置。
[0084] 这里,图4A是表示另一实施方式所涉及的操作检测装置的说明图,图4B是从箭头方向观察用图4A的IV(b)-IV(b)线切断后的截面的剖视图。在以下所示的另一实施方式中,对于与上述的实施方式具有相同功能及结构的部分标注与实施方式相同的附图标记,并省略其说明。
[0085] 例如如图4A所示,该操作检测装置1a构成为空调装置的操作部。该操作检测装置1a在面板74的表面配置有多个操作按钮740。而且,例如如图4B所示,在多个操作按钮740的下方,上述的限制机构部4与载荷传感器6成对地配置。
[0086] 操作检测装置1a构成为,由静电电容方式的触摸传感器70检测进行了操作的操作按钮740,并且由载荷传感器6检测针对该操作按钮740的按压操作。操作检测装置1a将与进行了按压操作的操作按钮740相关的操作信息S8输出至空调装置。空调装置基于操作信息S8来执行由进行了按压操作的操作按钮740分配的功能。
[0087] 该操作检测装置1a通过具备限制机构部4,从而过载荷不会赋予至载荷传感器6,因此能够保护载荷传感器6。此外,作为变形例,也可以操作检测装置1a的限制机构部4与载荷传感器6的对仅配置在操作面7a的四角的下方。
[0088] 以上,对本发明的若干实施方式及变形例进行了说明,但这些实施方式及变形例不过是一例,并不限定权利要求书所涉及的发明。这些新实施方式及变形例能够在其他各种方式下实施,在不脱离本发明的主旨的范围内,能够进行各种省略、置换、变更等。另外,这些实施方式及变形例之中进行说明的特征的组合的全部不一定是为了解决发明的课题的手段所必须的。进一步,这些实施方式及变形例包含在发明的范围及主旨中,并且包含在权利要求书所记载的发明和其同等的范围内。
[0089] 附图标记说明
[0090] 1…触摸板;1a…操作检测装置;2…框体;4…限制机构部;6…载荷传感器;7…操作部;7a…操作面;7b…下表面;40…基座;40a…上表面;40b…下表面;42…帽;44…弹簧;46…板;100…控制部;102…载荷阈值;103…驱动信息;400…收容部;401…开口;740…操作按钮。
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