JP2004139845A - 力覚付与型入力装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】操作レバーの揺動操作とスイッチングのプッシュ／プル操作とを可能にし、操作性に優れた使い勝手の良い力覚付与型入力装置を提供すること。
【解決手段】開口１ａを有する外装板１と、この外装板の内方に配設されたスティックコントローラ２に揺動可能に支持された操作レバー３と、この操作レバー３の揺動量および揺動方向を検出するエンコーダ１２，１３と、操作レバー３に所望の外力を付与するモータ１０，１１と、エンコーダ１２，１３から出力される出力信号に基づいてモータ１０，１１の駆動を制御する制御部５とを備え、操作レバー３の開口１ａから外方へ突出する上端に操作ノブ４を設け、この操作ノブ４を中立位置を基準として操作レバー３の軸線方向にプッシュまたはプル操作可能となすと共に、この操作ノブ４のプッシュ／プル操作によって第１および第２のプッシュスイッチ１４，１５を選択的にオン動作するように構成した。
【選択図】 図５
【解決手段】開口１ａを有する外装板１と、この外装板の内方に配設されたスティックコントローラ２に揺動可能に支持された操作レバー３と、この操作レバー３の揺動量および揺動方向を検出するエンコーダ１２，１３と、操作レバー３に所望の外力を付与するモータ１０，１１と、エンコーダ１２，１３から出力される出力信号に基づいてモータ１０，１１の駆動を制御する制御部５とを備え、操作レバー３の開口１ａから外方へ突出する上端に操作ノブ４を設け、この操作ノブ４を中立位置を基準として操作レバー３の軸線方向にプッシュまたはプル操作可能となすと共に、この操作ノブ４のプッシュ／プル操作によって第１および第２のプッシュスイッチ１４，１５を選択的にオン動作するように構成した。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操作レバーを揺動操作する操作者に該操作レバーの操作状態に応じた抵抗感や推力等の外力を付与するフォースフィードバック機能付きの力覚付与型入力装置に係り、特に、車載用制御機器に用いて好適な力覚付与型入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エアコンやオーディオあるいはナビゲーション等の車載用制御機器の機能調整を１つの操作レバーに集約し、この操作レバーによって機器の選択や選択された機器の機能調整を行う際に、操作レバーの操作量や操作方向に応じた抵抗感や推力等の外力を付与することにより、操作フィーリングを良好にして操作性を確実にしたフォースフィードバック機能付きの力覚付与型入力装置が提案されている。
【０００３】
従来より、この種の力覚付与型入力装置として、操作レバーの操作量や操作方向を検出する検出手段と、操作レバーに外力を付与するアクチュエータと、検出手段から出力される出力信号に基づいてアクチュエータの駆動を制御する制御手段とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
前記検出手段は、操作レバーの揺動運動を直交する２つの回転体の回転運動に変換する変換部と、これら回転体の回転量および回転方向を電気信号に変換するロータリエンコーダ等の検出部とで構成され、前記アクチュエータはモータ等で構成されている。前記制御手段は、検出手段の検出部から出力される検知信号を取り込み、この検知信号に基づいてアクチュエータに所望の制御信号を出力すると共に、車内のインストルメントパネル等に配設されたモニタに操作レバーの操作位置（カーソル）を表示するようになっている。制御信号は操作レバーに付与される操作フィーリングに対応する信号であり、信号の種類としては振動の発生や作動力の変更等がある。なお、操作レバーの上端部は車内のセンターコンソールボックス等の外装面から突出しており、また、この外装面にはモニタに表示される各種機器の機能選択等を行う複数のキースイッチが配置されている。
【０００５】
このように概略構成された力覚付与型入力装置では、モニタにエアコン、オーディオ、ナビゲーション等の各種機器を表わす選択メニューが初期画面として表示され、操作者がキースイッチ群の１つを押圧操作することにより所望の機器を選択し、操作レバーを揺動操作することにより選択された機器の機能調整を行うことができる。例えば、操作者が任意のキースイッチによってエアコンを選択した場合、モニタにエアコンの温度調整や風量調整に関する機能が表示され、操作レバーを任意方向へ傾倒させてモニタ上のカーソルを移動することにより、温度調整や風量調整を行うことができる。その際、制御手段は検出手段から出力される検知信号を取り込み、この検知信号に基づいてアクチュエータに所望の制御信号を出力することにより、操作レバーにその操作量や操作方向に応じた外力を付与する。したがって、操作者は意図した方向に操作レバーを操作したことをブラインドタッチで知得することができ、操作フィーリングを良好にして操作性を確実にすることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１８９５６０号公報（第４−６頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した従来の力覚付与型入力装置においては、操作レバーによって所望の機器の機能選択等を行う場合、操作者は操作レバーの近傍に配列されたキースイッチ群の１つを押圧操作して機器の選択を行った後、その手を操作レバーに移して選択された機器の機能選択等を行うという煩わしい操作を必要とするため、使い勝手が悪いという問題があった。また、前述した従来の力覚付与型入力装置では、操作レバーの機能選択時のキャンセル動作について考慮されていないが、かかるキャンセル動作をキースイッチ群の１つに負担させた場合、操作者は操作レバーを揺動操作して機能選択等を行った後、その手をキースイッチ群に移してキャンセル動作を行わなければならず、この点からも使い勝手が悪いという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、操作レバーの揺動操作とスイッチングのプッシュ／プル操作とを可能にし、操作性に優れた使い勝手の良い力覚付与型入力装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の力覚付与型入力装置では、開口を有する外装板と、この外装板の内方に支点が設けられて揺動可能に支持された操作レバーと、この操作レバーの操作状態を検出する検出手段と、前記操作レバーに外力を付与するアクチュエータと、前記検出手段から出力される出力信号に基づいて前記アクチュエータの駆動を制御する制御手段とを備え、前記操作レバーの前記開口から外方へ突出する端部に操作ノブを設け、この操作ノブを中立位置を基準として前記操作レバーの軸線方向にプッシュまたはプル操作可能となすと共に、前記操作ノブのプッシュ／プル操作によって２つのスイッチを選択的に動作するように構成した。
【００１０】
このように構成された力覚付与型入力装置においては、操作レバーの端部に設けた操作ノブをプッシュ操作することにより１つのスイッチが動作されると共に、該操作ノブをプル操作することにより別つのスイッチが動作されるため、操作者は操作レバーの揺動操作とスイッチングのプッシュ／プル操作を連続的に行うことができ、操作性を高めて使い勝手が良好になる。
【００１１】
上記の構成において、操作ノブが、操作レバーを基端側とする大径部と、この大径部から突出する隆起部とを有していれば、操作者はこれら大径部と隆起部に指をかけてプッシュ／プル操作を簡単に行うことができて好ましい。その際、隆起部の途中にくびれが形成されていれば、操作者は隆起部のくびれを指で挟んでプッシュ／プル操作を簡単に行うことができる。また、隆起部の天面に粗面化処理が施されていれば、操作者は隆起部の天面に指を当ててプッシュ操作を確実に行うことができる。さらに、大径部と隆起部の少なくとも一方の平面形状を四角形にすると、操作ノブの外形形状から操作レバーの揺動方向をブラインドタッチで知得することができる。
【００１２】
また、上記の構成において、２つのスイッチとして例えば基板上の２組の固定接点に対して可動接点が接離する摺動タイプのものを用いることも可能であるが、操作レバーに２つのプッシュスイッチを対向配置すると共に、操作ノブにこれらプッシュスイッチのそれぞれのステム間に位置するプッシャを設けることが好ましい。このように構成すると、２つのプッシュスイッチに内蔵された復帰ばねによって操作ノブを中立位置に安定的に保持できると共に、両プッシュスイッチの配線の引き回しを簡単に行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る力覚付与型入力装置の構成図、図２は該力覚付与型入力装置に備えられるスティックコントローラの斜視図、図３は該スティックコントローラの横断面図、図４は該スティックコントローラの縦断面図、図５は該力覚付与型入力装置に備えられる操作ノブの内部構造を示す断面図、図６は該操作ノブの斜視図、図７は該操作ノブの操作例を示す説明図、図８〜図１０はモニタの表示内容を示す説明図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態例に係る力覚付与型入力装置は、開口１ａを有する外装板１と、この外装板１の内方に配設されたスティックコントローラ２と、このスティックコントローラ２に揺動可能に支持された操作レバー３と、この操作レバー３の上端に取り付けられた操作ノブ４と、制御部５およびモニタ６とから主に構成されている。外装板１は車内のセンターコンソールボックス等のパネルであり、操作レバー３は外装板１の開口１ａを挿通して車内に突出している。
【００１５】
図２〜図４に示すように、スティックコントローラ２は箱形の筐体７を有し、この筐体７の内部に一対の回転体８，９が互いに直交するように軸支されている。筐体７の互いに直交する２つの外側面にはアクチュエータとしてのモータ１０，１１が取り付けられており、回転体８，９の軸部はモータ１０，１１の回転軸に連結されている。また、これらモータ１０，１１にはロータリ形のエンコーダ１２，１３が同軸配置されており、モータ１０，１１の回転軸はエンコーダ１２，１３のロータ部に連結されている。両エンコーダ１２，１３は操作レバー３の操作状態を検出する検出手段を構成している。すなわち、操作レバー３の下端部は両回転体８，９の交差部分に係合されており、操作レバー３を任意方向へ揺動操作すると、その揺動運動が両回転体８，９の回転運動に変換され、両エンコーダ１２，１３から操作レバー３の揺動量および揺動方向に応じた検知信号が出力される。なお、両エンコーダ１２，１３には図示せぬ復帰ばねが内蔵されており、操作レバー３はこれら復帰ばねによって起立姿勢に自動復帰されるようになっている。
【００１６】
図５に示すように、開口１ａから突出する操作レバー３の上端に収納部３ａが一体形成されており、この収納部３ａの内方に第１および第２のプッシュスイッチ１４，１５が取り付けられている。第１のプッシュスイッチ１４はステム１４ａを有し、このステム１４ａを内部の図示せぬ復帰ばねのばね力に抗して押圧することにより、同じく図示せぬ可動接点が固定接点に接触してオン動作するようになっている。第２のプッシュスイッチ１５も同様に構成されており、第１および第２のプッシュスイッチ１４，１５の両ステム１４ａ，１５ａは所定間隔を存して対向している。なお、第１および第２のプッシュスイッチ１４，１５にはリード線１６が接続されており、これらリード線１６は中空状の操作レバー３の内部を通って制御部５に接続されている。
【００１７】
操作ノブ４は操作レバー３の収納部３ａに外嵌されており、操作ノブ４は収納部３ａを摺動面として操作レバー３の軸線方向に沿って往復移動できるようになっている。ただし、操作ノブ４のストッパ突起４ａを収納部３ａの係合孔３ｂに挿入することにより、操作ノブ４の軸線方向に沿う移動量は所定範囲内に規定されており、併せて操作ノブ４の操作レバー３からの脱落が防止されている。また、操作ノブ４は内部にプッシャ４ｂを有しており、このプッシャ４ｂは第１および第２のプッシュスイッチ１４，１５の両ステム１４ａ，１５ａ間に位置している。したがって、プッシャ４ｂが第１および第２のプッシュスイッチ１４，１５に内蔵された復帰ばねから上下方向に均一な付勢力を受けることにより、操作ノブ４は無負荷状態で中立位置に安定的に保持されることになり、この中立位置を基準として操作ノブ４をプッシュ操作すると、プッシャ４ｂによって第１のプッシュスイッチ１４がオン動作され、中立位置を基準として操作ノブ４をプル操作すると、プッシャ４ｂによって第２のプッシュスイッチ１５がオン動作される。
【００１８】
図６に示すように、操作ノブ４は、操作レバー３の収納部３ａの外側に位置する円柱形状の大径部１７と、この大径部１７の中央から上方へ突出する隆起部１８とを有しており、隆起部１８の途中にはくびれ１８ａが形成されている。大径部１７の外周面にはローレット１７ａが刻設されており、隆起部１８の球状の天面にも粗面化処理としてのローレット１８ｂが刻設されている。
【００１９】
制御部５はＣＰＵやメモリを内蔵しており、ＣＰＵは両エンコーダ１２，１３から出力される検知信号を取り込み、メモリに記憶されたデータやプログラムに基づいて検知信号に対応する第１の制御信号を決定し、この第１の制御信号を両モータ１０，１１に出力する。この第１の制御信号は操作レバー３と操作ノブ４に付与される操作フィーリングに対応する信号であり、信号の種類としては振動の発生や作動力の変更等がある。信号の種類が振動の発生である場合は、振動強度、振動の形、負荷時間、周波数等を表現する第１の制御信号が生成される。また、信号の種類が作動力の変更である場合は、作動力の強度、作動力の発生方向（すなわち抵抗力または推力）、負荷時間等を表現する第１の制御信号が生成される。また、制御部５には第１および第２のプッシュスイッチ１４，１５のオン信号が入力され、これら第１および第２のプッシュスイッチ１４，１５のオン信号と両エンコーダ１２，１３の検知信号に応じてモニタ６に第２の制御信号を出力する。この第２の制御信号はモニタ６に表示される機器の種別や機能を選択する動作を決定またはキャンセルしたり、モニタ６に操作レバー３の操作位置に対応するカーソルを表示する信号であり、モニタ６は車内のインストルメントパネル等に配設されている。
【００２０】
次に、このように構成された力覚付与型入力装置の動作について図８〜図１０を参照しつつ説明する。
【００２１】
まず、力覚付与型入力装置のシステムを起動させると、図８に示すように、モニタ６上に初期画面として例えば「ＡＵＤＩＯ」、「Ａ／Ｃ」、「ＮＡＶＩ」、「ＴＥＬ」という４種類の機器の種別メニュー１９ａ〜１９ｄと、操作レバー３の現在位置を示すカーソル２０とが表示される。なお、かかるシステムの起動操作は、例えば車内の所定位置に配設された図示せぬスタートボタンを押圧操作したり、イグニッションキーのアクセサリモードに連動して行うことができる。
【００２２】
操作レバー３に揺動方向の操作力が作用されていない場合、操作レバー３は両エンコーダ１２，１３の復帰ばねによってセンタ位置に起立状態で保持されており、カーソル２０はモニタ６のほぼ中央に位置している。この状態で操作者が操作ノブ４に指をかけて操作レバー３を任意方向へ揺動操作すると、スティックコントローラ２の両エンコーダ１２，１３から出力される検知信号が制御部５に取り込まれ、制御部５がこの検知信号に応じた第２の制御信号をモニタ６に出力することにより、カーソル２０が操作レバー３の現在位置に対応する位置に移動される。かかる操作レバー３の揺動操作は、操作者が外装板１上に自身の掌を支持した状態で操作ノブ４の各部に指をにかけることにより、種々の操作方法で行うことができる。具体的には、図７（ａ）に示すように隆起部１８の天面に指を押し当てたり、図７（ｂ）に示すように隆起部１８の側面に指を押し当てたり、図７（ｃ）に示すように隆起部１８のくびれ１８ａを２本の指で挟んだり、図７（ｄ）に示すように大径部１７を２本の指で挟んで操作すればよく、いずれの場合も掌を外装板１上に支持した状態で操作ノブ４を操作できるため、操作レバー３を所望の方向へ確実に揺動操作することができる。
【００２３】
このように操作レバー３を任意方向へ揺動操作し、例えばカーソル２０が「ＡＵＤＩＯ」を表示する種別メニュー１９ａの方向へ移動すると、制御部５が両エンコーダ１２，１３から出力される検知信号を取り込み、この検知信号に対応する第１の制御信号を両モータ１０，１１に出力することにより、操作レバー３に所望の操作フィーリングが付与される。一例を挙げると、カーソル２０が種別メニュー１９ａの領域に達した時に、操作レバー３の揺動方向に抵抗する作動力が付与され、カーソル２０が種別メニュー１９ａの領域内に入ると、操作レバー３の揺動方向を推進する作動力が付与される。これによって、操作ノブ４に指をかけた操作者は操作レバー３を意図した方向に揺動操作したことをブラインドタッチで知得することができ、上記の例では、カーソル２０が種別メニュー１９ａの領域に達したことをクリック感を伴って知得された後、カーソル２０が種別メニュー１９ａの中央に引き込まれる感触を知得できる。なお、カーソル２０が種別メニュー１９ａの領域に達した時に、上記した操作レバー３への外力付与に加えて当該種別メニュー１９ａの表示色を変更するようにすれば、操作者は操作レバー３を意図した方向に揺動操作したことを力覚的にも視覚的にも知得することができる。
【００２４】
このようにカーソル２０を種別メニュー１９ａの中央位置に移動することで当該種別メニュー１９ａに対応する「ＡＵＤＩＯ」が選択されるが、この選択は操作者が操作ノブ４を操作レバー３の軸線方向に沿ってプッシュ操作することによって決定される。すなわち、操作者が操作ノブ４をプッシュ操作すると、第１のプッシュスイッチ１４のステム１４ａがプッシャ４ｂに押圧されてオン動作し、制御部５がそのオン信号を取り込んでモニタ６に第２の制御信号を出力する。これにより、図９に示すように、モニタ６の表示画面が例えば「ラジオ（ＡＭ）」、「ラジオ（ＦＭ）」、「カセット」、「ＣＤ」という４種類のメニュー２１ａ〜２１ｄに切り替わる。かかる操作ノブ４のプッシュ操作は、例えば図７（ａ）に示すように隆起部１８の天面を指で押圧したり、図７（ｃ）に示すように隆起部１８のくびれ１８ａを２本の指で挟んで押圧したり、図７（ｄ）に示すように大径部１７を２本の指で挟んで押圧すればよく、いずれの場合も操作レバー３を揺動操作した状態で連続的に行うことができる。
【００２５】
この場合にも上記と同様の操作が行われ、例えばカーソル２０がメニュー２１ａ上に移動するように操作レバー３を揺動操作し、この状態で操作ノブ４をプッシュ操作すると「ラジオ（ＦＭ）」が選択され、図１０に示すように、モニタ６の表示画面が例えば「ＮＨＫ第１」、「ＮＨＫ第２」、「民放１〜１０」等のメニューに切り替わる。そして、操作レバー３を揺動操作して例えば「ＮＨＫ第１」を選択し、操作ノブ４をプッシュ操作してこれを決定すれば、車内のラジオからＮＨＫ第１放送を聴取することができる。
【００２６】
また、上記したメニュー選択動作に際し、操作レバー３を揺動操作して選択したメニューをキャンセルしたい場合は、操作者が操作ノブ４を操作レバー３の軸線方向に沿ってプル操作することにより、選択されたメニューがキャンセルされる。例えばモニタ６に図１０に示すメニューが表示され、カーソル２０を移動して「ＮＨＫ第１」を選択した状態で操作ノブ４をプル操作すると、第２のプッシュスイッチ１５のステム１５ａがプッシャ４ｂに押圧されてオン動作し、制御部５がそのオン信号を取り込んでモニタ６に第２の制御信号を出力する。これによって「ＮＨＫ第１」の選択がキャンセルされ、モニタ６の表示画面は図１０の状態に戻る。かかる操作ノブ４のプル操作は、例えば図７（ｃ）に示すように隆起部１８のくびれ１８ａを２本の指で挟んで持ち上げたり、図７（ｄ）に示すように大径部１７を２本の指で挟んで持ち上げればよく、いずれの場合も操作レバー３を揺動操作した状態で連続的に行うことができる。
【００２７】
なお、以上はオーディオ機器の中から「ラジオの選局」を行う場合について説明したが、他の機器の機能選択を行う場合もモニタ６の表示が変わるだけで基本的動作は同じであり、例えば図８に示す種別メニュー１９ａ〜１９ｄから「Ａ／Ｃ」を選択することにより、エアコンの温度調整や風量調整を行うことができる。
【００２８】
このように本実施形態例に係る力覚付与型入力装置においては、操作レバー３の端部に設けた操作ノブ４をプッシュ操作することにより第１のプッシュスイッチ１４がオン動作されると共に、該操作ノブ４をプル操作することにより第２のプッシュスイッチ１５がオン動作されるため、メニューを選択して決定またはキャンセルするという動作を操作レバー３の揺動操作と操作ノブ４のプッシュ／プル操作とにより連続的に行うことができ、操作性を著しく高めることができる。また、操作ノブ４が大径部１７と隆起部１８を有し、この隆起部１８の途中にくびれ１８ａが形成されているので、大径部１７や隆起部１８のくびれ１８ａを２本の指で挟んだり、隆起部１８の天面に指を押し当てる等、操作者は操作ノブ４の各部に指をかけてプッシュ／プル操作を簡単に行うことができる。さらに、大径部１７の外周面と隆起部１８の天面にローレット１７ａ，１８ｂが刻設されているので、指の滑りを防止することができ、この点からも操作性を高めることができる。
【００２９】
なお、操作ノブ４の形状は上記実施形態例に特定されず、例えば図１１（ａ）に示すように大径部１７を角柱状にしたり、図１１（ｂ）に示すように隆起部１８を角柱状にしたり、あるいは大径部１７と隆起部１８の両方を角柱状にしてもよい。このように大径部１７と隆起部１８の少なくとも一方の平面形状を四角形にすると、操作者が操作ノブ４の各部に指をかけた時、操作ノブ４の外形形状から操作レバー３の揺動方向をブラインドタッチで知得することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３１】
操作レバーの端部に設けた操作ノブをプッシュ操作することにより１つのスイッチが動作されると共に、該操作ノブをプル操作することにより別つのスイッチが動作されるため、操作者は操作レバーの揺動操作とスイッチングのプッシュ／プル操作を連続的に行うことができ、操作性に優れ使い勝手が良好な力覚付与型入力装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係る力覚付与型入力装置の構成図である。
【図２】該力覚付与型入力装置に備えられるスティックコントローラの斜視図である。
【図３】該スティックコントローラの横断面図である。
【図４】該スティックコントローラの縦断面図である。
【図５】該力覚付与型入力装置に備えられる操作ノブの内部構造を示す断面図である。
【図６】該操作ノブの斜視図である。
【図７】該操作ノブの操作例を示す説明図である。
【図８】モニタの表示内容を示す説明図である。
【図９】モニタの表示内容を示す説明図である。
【図１０】モニタの表示内容を示す説明図である。
【図１１】操作ノブの変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 外装板
１ａ 開口
２ スティックコントローラ
３ 操作レバー
３ａ 収納部
３ｂ 係合孔
４ 操作ノブ
４ａ ストッパ突起
４ｂ プッシャ
５ 制御部（制御手段）
６ モニタ
７ 筐体
８，９ 回転体
１０，１１ モータ（アクチュエータ）
１２，１３ エンコーダ（検出手段）
１４ 第１のプッシュスイッチ
１４ａ ステム
１５ 第２のプッシュスイッチ
１５ａ ステム
１６ リード線
１７ 大径部
１７ａ ローレット
１８ 隆起部
１８ａ くびれ
１８ｂ ローレット
１９ａ〜１９ｄ 種別メニュー
２０ カーソル
２１ａ〜２１ｄ メニュー
【発明の属する技術分野】
本発明は、操作レバーを揺動操作する操作者に該操作レバーの操作状態に応じた抵抗感や推力等の外力を付与するフォースフィードバック機能付きの力覚付与型入力装置に係り、特に、車載用制御機器に用いて好適な力覚付与型入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エアコンやオーディオあるいはナビゲーション等の車載用制御機器の機能調整を１つの操作レバーに集約し、この操作レバーによって機器の選択や選択された機器の機能調整を行う際に、操作レバーの操作量や操作方向に応じた抵抗感や推力等の外力を付与することにより、操作フィーリングを良好にして操作性を確実にしたフォースフィードバック機能付きの力覚付与型入力装置が提案されている。
【０００３】
従来より、この種の力覚付与型入力装置として、操作レバーの操作量や操作方向を検出する検出手段と、操作レバーに外力を付与するアクチュエータと、検出手段から出力される出力信号に基づいてアクチュエータの駆動を制御する制御手段とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
前記検出手段は、操作レバーの揺動運動を直交する２つの回転体の回転運動に変換する変換部と、これら回転体の回転量および回転方向を電気信号に変換するロータリエンコーダ等の検出部とで構成され、前記アクチュエータはモータ等で構成されている。前記制御手段は、検出手段の検出部から出力される検知信号を取り込み、この検知信号に基づいてアクチュエータに所望の制御信号を出力すると共に、車内のインストルメントパネル等に配設されたモニタに操作レバーの操作位置（カーソル）を表示するようになっている。制御信号は操作レバーに付与される操作フィーリングに対応する信号であり、信号の種類としては振動の発生や作動力の変更等がある。なお、操作レバーの上端部は車内のセンターコンソールボックス等の外装面から突出しており、また、この外装面にはモニタに表示される各種機器の機能選択等を行う複数のキースイッチが配置されている。
【０００５】
このように概略構成された力覚付与型入力装置では、モニタにエアコン、オーディオ、ナビゲーション等の各種機器を表わす選択メニューが初期画面として表示され、操作者がキースイッチ群の１つを押圧操作することにより所望の機器を選択し、操作レバーを揺動操作することにより選択された機器の機能調整を行うことができる。例えば、操作者が任意のキースイッチによってエアコンを選択した場合、モニタにエアコンの温度調整や風量調整に関する機能が表示され、操作レバーを任意方向へ傾倒させてモニタ上のカーソルを移動することにより、温度調整や風量調整を行うことができる。その際、制御手段は検出手段から出力される検知信号を取り込み、この検知信号に基づいてアクチュエータに所望の制御信号を出力することにより、操作レバーにその操作量や操作方向に応じた外力を付与する。したがって、操作者は意図した方向に操作レバーを操作したことをブラインドタッチで知得することができ、操作フィーリングを良好にして操作性を確実にすることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１８９５６０号公報（第４−６頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した従来の力覚付与型入力装置においては、操作レバーによって所望の機器の機能選択等を行う場合、操作者は操作レバーの近傍に配列されたキースイッチ群の１つを押圧操作して機器の選択を行った後、その手を操作レバーに移して選択された機器の機能選択等を行うという煩わしい操作を必要とするため、使い勝手が悪いという問題があった。また、前述した従来の力覚付与型入力装置では、操作レバーの機能選択時のキャンセル動作について考慮されていないが、かかるキャンセル動作をキースイッチ群の１つに負担させた場合、操作者は操作レバーを揺動操作して機能選択等を行った後、その手をキースイッチ群に移してキャンセル動作を行わなければならず、この点からも使い勝手が悪いという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、操作レバーの揺動操作とスイッチングのプッシュ／プル操作とを可能にし、操作性に優れた使い勝手の良い力覚付与型入力装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の力覚付与型入力装置では、開口を有する外装板と、この外装板の内方に支点が設けられて揺動可能に支持された操作レバーと、この操作レバーの操作状態を検出する検出手段と、前記操作レバーに外力を付与するアクチュエータと、前記検出手段から出力される出力信号に基づいて前記アクチュエータの駆動を制御する制御手段とを備え、前記操作レバーの前記開口から外方へ突出する端部に操作ノブを設け、この操作ノブを中立位置を基準として前記操作レバーの軸線方向にプッシュまたはプル操作可能となすと共に、前記操作ノブのプッシュ／プル操作によって２つのスイッチを選択的に動作するように構成した。
【００１０】
このように構成された力覚付与型入力装置においては、操作レバーの端部に設けた操作ノブをプッシュ操作することにより１つのスイッチが動作されると共に、該操作ノブをプル操作することにより別つのスイッチが動作されるため、操作者は操作レバーの揺動操作とスイッチングのプッシュ／プル操作を連続的に行うことができ、操作性を高めて使い勝手が良好になる。
【００１１】
上記の構成において、操作ノブが、操作レバーを基端側とする大径部と、この大径部から突出する隆起部とを有していれば、操作者はこれら大径部と隆起部に指をかけてプッシュ／プル操作を簡単に行うことができて好ましい。その際、隆起部の途中にくびれが形成されていれば、操作者は隆起部のくびれを指で挟んでプッシュ／プル操作を簡単に行うことができる。また、隆起部の天面に粗面化処理が施されていれば、操作者は隆起部の天面に指を当ててプッシュ操作を確実に行うことができる。さらに、大径部と隆起部の少なくとも一方の平面形状を四角形にすると、操作ノブの外形形状から操作レバーの揺動方向をブラインドタッチで知得することができる。
【００１２】
また、上記の構成において、２つのスイッチとして例えば基板上の２組の固定接点に対して可動接点が接離する摺動タイプのものを用いることも可能であるが、操作レバーに２つのプッシュスイッチを対向配置すると共に、操作ノブにこれらプッシュスイッチのそれぞれのステム間に位置するプッシャを設けることが好ましい。このように構成すると、２つのプッシュスイッチに内蔵された復帰ばねによって操作ノブを中立位置に安定的に保持できると共に、両プッシュスイッチの配線の引き回しを簡単に行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る力覚付与型入力装置の構成図、図２は該力覚付与型入力装置に備えられるスティックコントローラの斜視図、図３は該スティックコントローラの横断面図、図４は該スティックコントローラの縦断面図、図５は該力覚付与型入力装置に備えられる操作ノブの内部構造を示す断面図、図６は該操作ノブの斜視図、図７は該操作ノブの操作例を示す説明図、図８〜図１０はモニタの表示内容を示す説明図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態例に係る力覚付与型入力装置は、開口１ａを有する外装板１と、この外装板１の内方に配設されたスティックコントローラ２と、このスティックコントローラ２に揺動可能に支持された操作レバー３と、この操作レバー３の上端に取り付けられた操作ノブ４と、制御部５およびモニタ６とから主に構成されている。外装板１は車内のセンターコンソールボックス等のパネルであり、操作レバー３は外装板１の開口１ａを挿通して車内に突出している。
【００１５】
図２〜図４に示すように、スティックコントローラ２は箱形の筐体７を有し、この筐体７の内部に一対の回転体８，９が互いに直交するように軸支されている。筐体７の互いに直交する２つの外側面にはアクチュエータとしてのモータ１０，１１が取り付けられており、回転体８，９の軸部はモータ１０，１１の回転軸に連結されている。また、これらモータ１０，１１にはロータリ形のエンコーダ１２，１３が同軸配置されており、モータ１０，１１の回転軸はエンコーダ１２，１３のロータ部に連結されている。両エンコーダ１２，１３は操作レバー３の操作状態を検出する検出手段を構成している。すなわち、操作レバー３の下端部は両回転体８，９の交差部分に係合されており、操作レバー３を任意方向へ揺動操作すると、その揺動運動が両回転体８，９の回転運動に変換され、両エンコーダ１２，１３から操作レバー３の揺動量および揺動方向に応じた検知信号が出力される。なお、両エンコーダ１２，１３には図示せぬ復帰ばねが内蔵されており、操作レバー３はこれら復帰ばねによって起立姿勢に自動復帰されるようになっている。
【００１６】
図５に示すように、開口１ａから突出する操作レバー３の上端に収納部３ａが一体形成されており、この収納部３ａの内方に第１および第２のプッシュスイッチ１４，１５が取り付けられている。第１のプッシュスイッチ１４はステム１４ａを有し、このステム１４ａを内部の図示せぬ復帰ばねのばね力に抗して押圧することにより、同じく図示せぬ可動接点が固定接点に接触してオン動作するようになっている。第２のプッシュスイッチ１５も同様に構成されており、第１および第２のプッシュスイッチ１４，１５の両ステム１４ａ，１５ａは所定間隔を存して対向している。なお、第１および第２のプッシュスイッチ１４，１５にはリード線１６が接続されており、これらリード線１６は中空状の操作レバー３の内部を通って制御部５に接続されている。
【００１７】
操作ノブ４は操作レバー３の収納部３ａに外嵌されており、操作ノブ４は収納部３ａを摺動面として操作レバー３の軸線方向に沿って往復移動できるようになっている。ただし、操作ノブ４のストッパ突起４ａを収納部３ａの係合孔３ｂに挿入することにより、操作ノブ４の軸線方向に沿う移動量は所定範囲内に規定されており、併せて操作ノブ４の操作レバー３からの脱落が防止されている。また、操作ノブ４は内部にプッシャ４ｂを有しており、このプッシャ４ｂは第１および第２のプッシュスイッチ１４，１５の両ステム１４ａ，１５ａ間に位置している。したがって、プッシャ４ｂが第１および第２のプッシュスイッチ１４，１５に内蔵された復帰ばねから上下方向に均一な付勢力を受けることにより、操作ノブ４は無負荷状態で中立位置に安定的に保持されることになり、この中立位置を基準として操作ノブ４をプッシュ操作すると、プッシャ４ｂによって第１のプッシュスイッチ１４がオン動作され、中立位置を基準として操作ノブ４をプル操作すると、プッシャ４ｂによって第２のプッシュスイッチ１５がオン動作される。
【００１８】
図６に示すように、操作ノブ４は、操作レバー３の収納部３ａの外側に位置する円柱形状の大径部１７と、この大径部１７の中央から上方へ突出する隆起部１８とを有しており、隆起部１８の途中にはくびれ１８ａが形成されている。大径部１７の外周面にはローレット１７ａが刻設されており、隆起部１８の球状の天面にも粗面化処理としてのローレット１８ｂが刻設されている。
【００１９】
制御部５はＣＰＵやメモリを内蔵しており、ＣＰＵは両エンコーダ１２，１３から出力される検知信号を取り込み、メモリに記憶されたデータやプログラムに基づいて検知信号に対応する第１の制御信号を決定し、この第１の制御信号を両モータ１０，１１に出力する。この第１の制御信号は操作レバー３と操作ノブ４に付与される操作フィーリングに対応する信号であり、信号の種類としては振動の発生や作動力の変更等がある。信号の種類が振動の発生である場合は、振動強度、振動の形、負荷時間、周波数等を表現する第１の制御信号が生成される。また、信号の種類が作動力の変更である場合は、作動力の強度、作動力の発生方向（すなわち抵抗力または推力）、負荷時間等を表現する第１の制御信号が生成される。また、制御部５には第１および第２のプッシュスイッチ１４，１５のオン信号が入力され、これら第１および第２のプッシュスイッチ１４，１５のオン信号と両エンコーダ１２，１３の検知信号に応じてモニタ６に第２の制御信号を出力する。この第２の制御信号はモニタ６に表示される機器の種別や機能を選択する動作を決定またはキャンセルしたり、モニタ６に操作レバー３の操作位置に対応するカーソルを表示する信号であり、モニタ６は車内のインストルメントパネル等に配設されている。
【００２０】
次に、このように構成された力覚付与型入力装置の動作について図８〜図１０を参照しつつ説明する。
【００２１】
まず、力覚付与型入力装置のシステムを起動させると、図８に示すように、モニタ６上に初期画面として例えば「ＡＵＤＩＯ」、「Ａ／Ｃ」、「ＮＡＶＩ」、「ＴＥＬ」という４種類の機器の種別メニュー１９ａ〜１９ｄと、操作レバー３の現在位置を示すカーソル２０とが表示される。なお、かかるシステムの起動操作は、例えば車内の所定位置に配設された図示せぬスタートボタンを押圧操作したり、イグニッションキーのアクセサリモードに連動して行うことができる。
【００２２】
操作レバー３に揺動方向の操作力が作用されていない場合、操作レバー３は両エンコーダ１２，１３の復帰ばねによってセンタ位置に起立状態で保持されており、カーソル２０はモニタ６のほぼ中央に位置している。この状態で操作者が操作ノブ４に指をかけて操作レバー３を任意方向へ揺動操作すると、スティックコントローラ２の両エンコーダ１２，１３から出力される検知信号が制御部５に取り込まれ、制御部５がこの検知信号に応じた第２の制御信号をモニタ６に出力することにより、カーソル２０が操作レバー３の現在位置に対応する位置に移動される。かかる操作レバー３の揺動操作は、操作者が外装板１上に自身の掌を支持した状態で操作ノブ４の各部に指をにかけることにより、種々の操作方法で行うことができる。具体的には、図７（ａ）に示すように隆起部１８の天面に指を押し当てたり、図７（ｂ）に示すように隆起部１８の側面に指を押し当てたり、図７（ｃ）に示すように隆起部１８のくびれ１８ａを２本の指で挟んだり、図７（ｄ）に示すように大径部１７を２本の指で挟んで操作すればよく、いずれの場合も掌を外装板１上に支持した状態で操作ノブ４を操作できるため、操作レバー３を所望の方向へ確実に揺動操作することができる。
【００２３】
このように操作レバー３を任意方向へ揺動操作し、例えばカーソル２０が「ＡＵＤＩＯ」を表示する種別メニュー１９ａの方向へ移動すると、制御部５が両エンコーダ１２，１３から出力される検知信号を取り込み、この検知信号に対応する第１の制御信号を両モータ１０，１１に出力することにより、操作レバー３に所望の操作フィーリングが付与される。一例を挙げると、カーソル２０が種別メニュー１９ａの領域に達した時に、操作レバー３の揺動方向に抵抗する作動力が付与され、カーソル２０が種別メニュー１９ａの領域内に入ると、操作レバー３の揺動方向を推進する作動力が付与される。これによって、操作ノブ４に指をかけた操作者は操作レバー３を意図した方向に揺動操作したことをブラインドタッチで知得することができ、上記の例では、カーソル２０が種別メニュー１９ａの領域に達したことをクリック感を伴って知得された後、カーソル２０が種別メニュー１９ａの中央に引き込まれる感触を知得できる。なお、カーソル２０が種別メニュー１９ａの領域に達した時に、上記した操作レバー３への外力付与に加えて当該種別メニュー１９ａの表示色を変更するようにすれば、操作者は操作レバー３を意図した方向に揺動操作したことを力覚的にも視覚的にも知得することができる。
【００２４】
このようにカーソル２０を種別メニュー１９ａの中央位置に移動することで当該種別メニュー１９ａに対応する「ＡＵＤＩＯ」が選択されるが、この選択は操作者が操作ノブ４を操作レバー３の軸線方向に沿ってプッシュ操作することによって決定される。すなわち、操作者が操作ノブ４をプッシュ操作すると、第１のプッシュスイッチ１４のステム１４ａがプッシャ４ｂに押圧されてオン動作し、制御部５がそのオン信号を取り込んでモニタ６に第２の制御信号を出力する。これにより、図９に示すように、モニタ６の表示画面が例えば「ラジオ（ＡＭ）」、「ラジオ（ＦＭ）」、「カセット」、「ＣＤ」という４種類のメニュー２１ａ〜２１ｄに切り替わる。かかる操作ノブ４のプッシュ操作は、例えば図７（ａ）に示すように隆起部１８の天面を指で押圧したり、図７（ｃ）に示すように隆起部１８のくびれ１８ａを２本の指で挟んで押圧したり、図７（ｄ）に示すように大径部１７を２本の指で挟んで押圧すればよく、いずれの場合も操作レバー３を揺動操作した状態で連続的に行うことができる。
【００２５】
この場合にも上記と同様の操作が行われ、例えばカーソル２０がメニュー２１ａ上に移動するように操作レバー３を揺動操作し、この状態で操作ノブ４をプッシュ操作すると「ラジオ（ＦＭ）」が選択され、図１０に示すように、モニタ６の表示画面が例えば「ＮＨＫ第１」、「ＮＨＫ第２」、「民放１〜１０」等のメニューに切り替わる。そして、操作レバー３を揺動操作して例えば「ＮＨＫ第１」を選択し、操作ノブ４をプッシュ操作してこれを決定すれば、車内のラジオからＮＨＫ第１放送を聴取することができる。
【００２６】
また、上記したメニュー選択動作に際し、操作レバー３を揺動操作して選択したメニューをキャンセルしたい場合は、操作者が操作ノブ４を操作レバー３の軸線方向に沿ってプル操作することにより、選択されたメニューがキャンセルされる。例えばモニタ６に図１０に示すメニューが表示され、カーソル２０を移動して「ＮＨＫ第１」を選択した状態で操作ノブ４をプル操作すると、第２のプッシュスイッチ１５のステム１５ａがプッシャ４ｂに押圧されてオン動作し、制御部５がそのオン信号を取り込んでモニタ６に第２の制御信号を出力する。これによって「ＮＨＫ第１」の選択がキャンセルされ、モニタ６の表示画面は図１０の状態に戻る。かかる操作ノブ４のプル操作は、例えば図７（ｃ）に示すように隆起部１８のくびれ１８ａを２本の指で挟んで持ち上げたり、図７（ｄ）に示すように大径部１７を２本の指で挟んで持ち上げればよく、いずれの場合も操作レバー３を揺動操作した状態で連続的に行うことができる。
【００２７】
なお、以上はオーディオ機器の中から「ラジオの選局」を行う場合について説明したが、他の機器の機能選択を行う場合もモニタ６の表示が変わるだけで基本的動作は同じであり、例えば図８に示す種別メニュー１９ａ〜１９ｄから「Ａ／Ｃ」を選択することにより、エアコンの温度調整や風量調整を行うことができる。
【００２８】
このように本実施形態例に係る力覚付与型入力装置においては、操作レバー３の端部に設けた操作ノブ４をプッシュ操作することにより第１のプッシュスイッチ１４がオン動作されると共に、該操作ノブ４をプル操作することにより第２のプッシュスイッチ１５がオン動作されるため、メニューを選択して決定またはキャンセルするという動作を操作レバー３の揺動操作と操作ノブ４のプッシュ／プル操作とにより連続的に行うことができ、操作性を著しく高めることができる。また、操作ノブ４が大径部１７と隆起部１８を有し、この隆起部１８の途中にくびれ１８ａが形成されているので、大径部１７や隆起部１８のくびれ１８ａを２本の指で挟んだり、隆起部１８の天面に指を押し当てる等、操作者は操作ノブ４の各部に指をかけてプッシュ／プル操作を簡単に行うことができる。さらに、大径部１７の外周面と隆起部１８の天面にローレット１７ａ，１８ｂが刻設されているので、指の滑りを防止することができ、この点からも操作性を高めることができる。
【００２９】
なお、操作ノブ４の形状は上記実施形態例に特定されず、例えば図１１（ａ）に示すように大径部１７を角柱状にしたり、図１１（ｂ）に示すように隆起部１８を角柱状にしたり、あるいは大径部１７と隆起部１８の両方を角柱状にしてもよい。このように大径部１７と隆起部１８の少なくとも一方の平面形状を四角形にすると、操作者が操作ノブ４の各部に指をかけた時、操作ノブ４の外形形状から操作レバー３の揺動方向をブラインドタッチで知得することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３１】
操作レバーの端部に設けた操作ノブをプッシュ操作することにより１つのスイッチが動作されると共に、該操作ノブをプル操作することにより別つのスイッチが動作されるため、操作者は操作レバーの揺動操作とスイッチングのプッシュ／プル操作を連続的に行うことができ、操作性に優れ使い勝手が良好な力覚付与型入力装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係る力覚付与型入力装置の構成図である。
【図２】該力覚付与型入力装置に備えられるスティックコントローラの斜視図である。
【図３】該スティックコントローラの横断面図である。
【図４】該スティックコントローラの縦断面図である。
【図５】該力覚付与型入力装置に備えられる操作ノブの内部構造を示す断面図である。
【図６】該操作ノブの斜視図である。
【図７】該操作ノブの操作例を示す説明図である。
【図８】モニタの表示内容を示す説明図である。
【図９】モニタの表示内容を示す説明図である。
【図１０】モニタの表示内容を示す説明図である。
【図１１】操作ノブの変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 外装板
１ａ 開口
２ スティックコントローラ
３ 操作レバー
３ａ 収納部
３ｂ 係合孔
４ 操作ノブ
４ａ ストッパ突起
４ｂ プッシャ
５ 制御部（制御手段）
６ モニタ
７ 筐体
８，９ 回転体
１０，１１ モータ（アクチュエータ）
１２，１３ エンコーダ（検出手段）
１４ 第１のプッシュスイッチ
１４ａ ステム
１５ 第２のプッシュスイッチ
１５ａ ステム
１６ リード線
１７ 大径部
１７ａ ローレット
１８ 隆起部
１８ａ くびれ
１８ｂ ローレット
１９ａ〜１９ｄ 種別メニュー
２０ カーソル
２１ａ〜２１ｄ メニュー
Claims (6)
- 開口を有する外装板と、この外装板の内方に支点が設けられて揺動可能に支持された操作レバーと、この操作レバーの操作状態を検出する検出手段と、前記操作レバーに外力を付与するアクチュエータと、前記検出手段から出力される出力信号に基づいて前記アクチュエータの駆動を制御する制御手段とを備え、
前記操作レバーの前記開口から外方へ突出する端部に操作ノブを設け、この操作ノブを中立位置を基準として前記操作レバーの軸線方向にプッシュまたはプル操作可能となすと共に、前記操作ノブのプッシュ／プル操作によって２つのスイッチを選択的に動作するように構成したことを特徴とする力覚付与型入力装置。 - 請求項１の記載において、前記操作ノブが、前記操作レバーを基端側とする大径部と、この大径部から突出する隆起部とを有することを特徴とする力覚付与型入力装置。
- 請求項２の記載において、前記隆起部の途中にくびれが形成されていることを特徴とする力覚付与型入力装置。
- 請求項２または３の記載において、前記隆起部の天面に粗面化処理が施されていることを特徴とする力覚付与型入力装置。
- 請求項２〜４のいずれかの記載において、前記大径部と前記隆起部の少なくとも一方の平面形状が四角形であることを特徴とする力覚付与型入力装置。
- 請求項１の記載において、前記２つのスイッチがプッシュスイッチであり、前記操作レバーにこれらプッシュスイッチを対向配置すると共に、前記操作ノブに前記両プッシュスイッチのそれぞれのステム間に位置するプッシャを設けたことを特徴とする力覚付与型入力装置。
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