JP2010257074A

JP2010257074A - 入力装置

Info

Publication number: JP2010257074A
Application number: JP2009104263A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Kawada; 充弘河田
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2009-04-22
Filing date: 2009-04-22
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2029-04-22
Also published as: JP5095671B2

Abstract

【課題】回転またはスライド可能な操作子とこれと一体的に設けられた決定ボタンを有し、入力操作性に優れると共に入力時の位置ずれを補正して入力精度の高い入力装置を提供する。
【解決手段】移動または回転により入力位置の調整を行なう位置調整部としてのロータリスイッチ１２５、Ｘ、Ｙリニアエンコーダ１７０と、上記の位置調整部と一体的に設けられロータリスイッチ１２５、Ｘ、Ｙリニアエンコーダ１７０により定められる位置を押圧により入力操作する位置入力部としてのプッシュスイッチ１２６を備えた入力デバイス部１００と、この入力デバイス部１００の操作条件に基づいて、位置入力部により位置入力操作がされた時点から所定時間前の位置調整部の位置情報を求める位置決定部としての制御部２００と、を有して構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、入力装置に関し、特に位置入力時の位置ずれの少ない入力装置に関する。

従来、ロータリスイッチ、プッシュスイッチ及びスライドスイッチの機能を併せ持つ操作子と、押しボタンスイッチとから構成される入力装置がある（例えば、特許文献１参照）。

この入力装置は、表示部に初期画面が表示され、操作者が操作子を動かすと、初期画面がメニュー画面に切り換わり、そのまま操作子を回転、スライド、押圧することにより電装品の操作項目の選択や確定操作を行う。制御部は、入力部からの出力に基づき、電装品の操作項目の選択や確定操作に基づく制御処理及び制御ユニットとの通信を行う。

この入力装置によれば、制御手段が、操作子の回転方向の変位を検出して操作メニューの同一階層の操作項目のうちの１つを選択状態とするように操作メニューを表示し、操作子のスライド方向の変位を検出して選択状態とされている操作項目の上位又は下位の操作メニューを表示し、かつ、操作子の押圧方向の変位を検出して選択状態とされている操作項目に対する選択確定処理を実行するので、操作子を回転、スライド及び押圧操作という一連の操作で階層化された操作項目の選択や確定操作を行うことができる。これにより、押圧操作を繰り返して行う場合に比べ、操作者の操作負担は大幅に軽減されるとされている。

特開２００４−７０５０５号公報

しかし、特許文献１に示す入力装置では、操作子を回転またはスライドさせて操作子の変位を検出した後にその状態で操作子の押圧操作を行なうので操作子の変位がずれやすく、操作者の意図した位置からずれた状態で入力されてしまうという問題があった。これは一つの操作子に回転、スライド及び押圧操作の機能を持たせて入力操作性を向上させたために入力精度が低下したことによる。

従って、本発明の目的は、回転またはスライド可能な操作子とこれと一体的に設けられた決定ボタンを有し、入力操作性に優れると共に入力時の位置ずれを補正して入力精度の高い入力装置を提供する。

［１］本発明は上記目的を達成するため、移動または回転により入力位置の調整を行なう位置調整部と、前記位置調整部と一体的に設けられ前記位置調整部により定められる位置を押圧により入力操作する位置入力部とを備えた入力デバイス部と、前記入力デバイス部の操作条件に基づいて、前記位置入力部により位置入力操作がされた時点から所定時間前の前記位置調整部の位置情報を求める位置決定部と、を有することを特徴とする入力装置を提供する。

［２］前記位置決定部は、位置入力操作がされた時点から所定時間前の前記位置調整部の位置調整に伴う移動速度と所定の速度との比較により、前記移動速度に応じて設定された所定時間前の前記位置調整部の前記位置情報を求めることを特徴とする上記［１］に記載の入力装置であってもよい。

［３］また、前記位置決定部は、前記入力デバイス部に設けられた感圧センサの出力値と所定の閾値との比較により、押圧により前記入力操作がされた時の前記感圧センサの出力値が所定の閾値に達した時の前記位置調整部の位置に基づいて前記位置情報を求めることを特徴とする上記［１］に記載の入力装置であってもよい。

本発明によれば、回転またはスライド可能な操作子とこれと一体的に設けられた決定ボタンを有し、入力操作性に優れると共に入力時の位置ずれを補正して入力精度の高い入力装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る入力装置の入力デバイス部の回転、スライド及び押圧操作の方向等を示す外観斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係る入力装置の構成ブロック図である。（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る入力装置の入力デバイス部の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、ボイスコイルモータ１６０の部分の分解斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係る入力装置の動作時の、操作速度が小さいときの信号波形を示すものであり、（ａ）は、プッシュスイッチのＯＮ〜ＯＦＦ間の位置状態を示す出力信号、（ｂ）は、プッシュスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を示す出力信号、（ｃ）は、Ｘ、Ｙ方向またはθ回転位置情報の位置情報Ｐを示す出力信号（但し、図は、Ｘ、Ｙまたはθのうち１の出力信号を示す）、（ｄ）は、位置調整部（ロータリボタン１２０）の操作速度Ｖを示す出力信号Ｖ（但し、図は、Ｘ、Ｙまたはθのうち１の出力信号、または、Ｘ、Ｙを合成した２次元操作速度）である。制御部２００（位置決定部）による位置情報Ｐを求めるフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係る入力装置の動作時の、操作速度が大きいときの信号波形を示すものであり、（ａ）は、プッシュスイッチのＯＮ〜ＯＦＦ間の位置状態を示す出力信号、（ｂ）は、プッシュスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を示す出力信号、（ｃ）は、Ｘ、Ｙ方向またはθ回転位置情報の位置情報Ｐを示す出力信号（但し、図は、Ｘ、Ｙまたはθのうち１の出力信号を示す）、（ｄ）は、位置調整部（ロータリボタン１２０）の操作速度Ｖを示す出力信号Ｖ（但し、図は、Ｘ、Ｙまたはθのうち１の出力信号、または、Ｘ、Ｙを合成した２次元操作速度）である。本発明の第２の実施の形態に係る入力装置の制御部２００（位置決定部）による位置情報Ｐを求めるフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係る入力装置の動作時の信号波形を示すものであり、（ａ）は、感圧センサのＯＮ〜ＯＦＦ間の位置状態を示す出力信号、（ｂ）は、ＯＮ／ＯＦＦ状態を示す出力信号、（ｃ）は、Ｘ、Ｙ方向またはθ回転位置情報の位置情報Ｐを示す出力信号（但し、図は、Ｘ、Ｙまたはθのうち１の出力信号を示す）である。本発明の第２の実施の形態に係る入力装置を２度押した場合の信号波形を示すものであり、（ａ）は、感圧センサのＯＮ〜ＯＦＦ間の位置状態を示す出力信号、（ｂ）は、ＯＮ／ＯＦＦ状態を示す出力信号、（ｃ）は、Ｘ、Ｙ方向またはθ回転位置情報の位置情報Ｐを示す出力信号（但し、図は、Ｘ、Ｙまたはθのうち１の出力信号を示す）である。

（本発明の第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る入力装置１は、図１に示すように、操作者が入力装置１のロータリボタン１２０をθ回転、Ｘ移動、及びＹ移動させることにより、後述する表示部にカーソル等の位置を表示させ、所望の位置で、プッシュ（Ｚ）操作することによりその位置を入力する。例えば、自動車の車載機器の入力装置として使用でき、具体的には、カーナビゲーション装置の入力、オーディオ機器の入力等に使用できる。また、車載機器の入力装置に限られず、一般機器への入力装置として使用可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る入力装置１は、図２、図３に示すように、移動または回転により入力位置の調整を行なう位置調整部としてのロータリスイッチ１２５、Ｘ、Ｙリニアエンコーダ１７０と、上記の位置調整部と一体的に設けられロータリスイッチ１２５、Ｘ、Ｙリニアエンコーダ１７０により定められる位置を押圧により入力操作する位置入力部としてのプッシュスイッチ１２６を備えた入力デバイス部１００と、この入力デバイス部１００の操作条件に基づいて、位置入力部により位置入力操作がされた時点から所定時間前の位置調整部の位置情報を求める位置決定部としての制御部２００と、を有して構成されている。上記のロータリスイッチ１２５、Ｘ、Ｙリニアエンコーダ１７０、およびプッシュスイッチ１２６は、ロータリボタン１２０で共通に操作される。

入力装置１は、図２に示すように、この入力装置１により動作制御される車載機器３００と接続され、また、例えば車載機器３００の操作メニュー等を表示してロータリスイッチ１２５、Ｘ、Ｙリニアエンコーダ１７０により操作メニュー上で入力されるカーソル等を表示する表示部４００に接続されている。

入力装置１は、ベース１１０およびベース１１０を覆うカバー１１１と、操作者が操作できるようにこのカバー１１１から突出して取付けられたロータリボタン１２０と、ベース１１０に取付けられ、ロータリスイッチ１２５およびプッシュスイッチ１２６を備えＸおよびＹ方向に傾倒支持する２次元球面軸受に一端が支持され他端にロータリボタン１２０が取付けられたノブシャフト１３０と、Ｘ方向にはノブシャフト１３０と当接しＹ方向にはノブシャフト１３０と摺動するＸ方向へスライド移動可能なＸキャリッジ１４０と、Ｘキャリッジ１４０と直交しＹ方向にはノブシャフト１３０と当接しＸ方向にはノブシャフト１３０と摺動するＹ方向へスライド移動可能なＹキャリッジ１５０と、Ｘキャリッジ１４０およびＹキャリッジ１５０に搭載されそれぞれに力覚付与するボイスコイルモータ１６０と、Ｘキャリッジ１４０およびＹキャリッジ１５０のそれぞれの移動量を検出するためのリニアエンコーダ１７０と、を有して構成される。

ここで、Ｘキャリッジ１４０およびＹキャリッジ１５０は、それぞれベース１１０に取付けられたＸ方向およびＹ方向へスライド移動可能なリニアスライドガイド１８０に支持されている。

また、ボイスコイルモータ１６０は、Ｘキャリッジ１４０またはＹキャリッジ１５０に固定されるボイスコイル１６１と、マグネット１６６と軟磁性材料のヨーク１６７で形成される磁気回路１６５と、で構成される。ボイスコイル１６１は、所定の導電線材１６２がコイル状に巻回されて形成されており、磁気回路１６５から発生する磁束が導電線材１６２を横切るように配置されている。これにより、導電線材１６２に通電されたボイスコイル１６１は、フレミングの左手の法則により電磁力を受け、Ｘキャリッジ１４０またはＹキャリッジ１５０に駆動力を作用させて、操作者に力覚を付与することができる。

制御部２００は、インターフェース（図示省略）を介して図２に示すように、ロータリスイッチ１２５、Ｘ、Ｙリニアエンコーダ１７０、およびプッシュスイッチ１２６と接続されている。制御部２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と閾値等のパラメータ、制御プログラムを記憶した記憶部等、から構成される。

ロータリスイッチ１２５は、ロータリボタン１２０のθ方向の回転角（位置情報Ｐ）に応じた信号を制御部２００に出力する。あるいは、ロータリエンコーダからの検出パルスを制御部２００に出力し、制御部２００でパルスカウントにより回転角を算出する構成でもよい。Ｘ、Ｙリニアエンコーダ１７０は、それぞれロータリボタン１２０のＸ、Ｙ方向の移動に応じてパルスを制御部２００に出力し、制御部２００でパルスカウントにより操作速度Ｖ、及びそれを積分して移動量（位置情報Ｐ）を算出する。プッシュスイッチ１２６は、押圧することによりＯＮ／ＯＦＦ動作するものであれば種々のものが使用できる。ここでは、ＯＮ／ＯＦＦ動作で急峻な出力信号が出力されるものを使用する（図４（ａ）等参照）。

（第１の実施の形態の作用）
操作者がロータリボタン１２０をＸ方向、Ｙ方向に移動させることにより、表示部４００に入力位置を示すものとしてカーソル等が表示される。また、ロータリボタン１２０をθ回転させることによっても表示部上のカーソル位置を移動させることができる。操作者は、上記のような操作により表示部上のカーソル位置を移動させ、入力位置の調整を行なう。入力位置の調整後、ロータリボタン１２０をＺ方向に押圧することによりプッシュスイッチ１２６をＯＮ操作して位置入力を行い、制御部２００により位置情報を決定して求める。

図４（ａ）の時間Ｔ_３に操作者がプッシュスイッチ１２６の押圧を開始し、図４（ｂ）に示すように、時間Ｔ_０でプッシュスイッチ１２６がＯＮ状態となる。ここで、時間Ｔ_３〜Ｔ_０のΔＴ_３の間にカーソル位置（位置情報Ｐ）が変化する場合がある。これは、ロータリボタン１２０によりＸＹ位置調整および回転調整を行なうのでプッシュスイッチ１２６を押圧する際にロータリスイッチ１２５、Ｘ、Ｙリニアエンコーダ１７０の出力がずれてしまうことに起因する。

そこで、図４（ｃ）に示すように、実際にプッシュスイッチ１２６がＯＮ状態となる時間Ｔ_０でのカーソル位置（位置情報Ｐ）を入力値とするのではなく、時間Ｔ_０からΔＴ_１だけ前の時間Ｔ_１でのカーソル位置（位置情報Ｐ）を入力値とする。すなわち、入力デバイス部（ロータリスイッチ１２５、Ｘ、Ｙリニアエンコーダ１７０）の操作条件に基づいて、位置入力操作がされた時点から所定時間前の位置情報を求める。

図５に示す制御部２００（位置決定部）による位置情報Ｐを求めるフローチャートにより説明する。プッシュスイッチ１２６はＯＮされたかどうかを判断し、プッシュスイッチ１２６はＯＮされたと判断された場合は次のＳｔｅｐ２へ進む（Ｓｔｅｐ１）。ＮＯの場合はＳｔｅｐ１を繰り返す。

Ｓｔｅｐ２では、入力デバイス部（ロータリスイッチ１２５、Ｘ、Ｙリニアエンコーダ１７０）の操作条件に基づいて、位置入力操作がされた時点から所定時間前の位置情報を求めるための判断を行なう。図６（ｄ）で示す操作速度Ｖが所定の閾値Ｖｔｈ以下の場合はＳｔｅｐ３へ進み、そうでない場合はＳｔｅｐ４へ進む。

図４（ｄ）で示す操作速度Ｖが所定の閾値Ｖｔｈ以下の場合は、プッシュスイッチ１２６がＯＮされた時間Ｔ_０の前の時間Ｔ_１でのカーソル位置（位置情報Ｐ）を入力値とする（Ｓｔｅｐ３）。ここで、操作速度Ｖが所定の閾値Ｖｔｈ以下の場合は、操作者がゆっくりロータリボタン１２０の操作をして微妙な位置合わせを行っていると想定されるので、図４（ｄ）で示すロータリボタン１２０の押圧前の大きな時間Ｔ_１でのカーソル位置（位置情報Ｐ）を入力値としている。

一方、図６（ｄ）で示す操作速度Ｖが所定の閾値Ｖｔｈを超える場合は、プッシュスイッチ１２６がＯＮされた時間Ｔ_０の前の時間Ｔ_４でのカーソル位置（位置情報Ｐ）を入力値とする（Ｓｔｅｐ４）。ここで、操作速度Ｖが所定の閾値Ｖｔｈを越える場合は、操作者がはやい操作速度Ｖでロータリボタン１２０の操作を行ない、微妙な位置ずれを気にしていないと想定されるので、図６（ｃ）で示すロータリボタン１２０の押圧前の小さな時間Ｔ_４でのカーソル位置（位置情報Ｐ）を入力値としている。

上記のいずれかのＳｔｅｐにより、位置決定部としての制御部２００により位置情報Ｐが求められて決定されるので、これを車載機器３００へ位置入力することができる（Ｓｔｅｐ５）。

（本発明の第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る入力装置１は、第１の実施の形態において、プッシュスイッチ１２６がＯＮ／ＯＦＦ機能以外に感圧センサを備えているところが異なり、その他の構成は同様である。感圧センサは、プッシュスイッチ１２６を押圧していくと、例えば図８（ａ）に示すように感圧センサの出力がゼロレベルから一定レベルまで増加する。この感圧センサを備えたプッシュスイッチ１２６は、上記のゼロレベルから一定レベルまでの間に、いわゆる半押し状態を検出するための閾値Ｖｔｈ２が設定される。

（第２の実施の形態の作用）
図７に示す制御部２００（位置決定部）による位置情報Ｐを求めるフローチャートにより説明する。尚、図８は第２の実施の形態に係る入力装置の動作時の信号波形を示すもので、図９は感圧センサが２度押しされた場合の波形図であるが、感圧センサを備えたプッシュスイッチ１２６を使用する本第２の実施の形態では、いずれの場合でも図７に示すフローチャートで制御可能である。さらに、感圧センサを複数回押した場合でも対応可能である。

制御部２００（位置決定部）は、感圧センサの出力が閾値Ｖｔｈ２を超えたかどうかを判断し、超えたと判断された場合は次のＳｔｅｐ１２へ進む（Ｓｔｅｐ１１）。ＮＯの場合はＳｔｅｐ１１を繰り返す。

感圧センサの出力が閾値Ｖｔｈ２を超えた場合は、一旦、位置情報Ｐを記憶する（Ｓｔｅｐ１２）。すなわち、図８（ａ）の時間Ｔ_５での位置情報Ｐ（図８（ｃ））、あるいは、図９（ａ）の時間Ｔ_６での位置情報Ｐ（図９（ｃ））を制御部２００に備えた記憶部に記憶する。

次に、感圧センサの出力が閾値Ｖｔｈ２以下となったかどうかを判断し、閾値Ｖｔｈ２以下となったと判断された場合はＳｔｅｐ１４へ進む（Ｓｔｅｐ１３）。閾値Ｖｔｈ２以下とならないＮＯの場合はＳｔｅｐ１５へ進む。

Ｓｔｅｐ１４では、一旦記憶部に記憶された位置情報Ｐを破棄して、Ｓｔｅｐ１１へ戻る。

閾値Ｖｔｈ２以下とならない場合は、プッシュスイッチ１２６がＯＮされたかどうかを判断し、プッシュスイッチ１２６がＯＮされたと判断された場合は、記憶された位置情報Ｐを車載機器３００へ位置入力するＳｔｅｐ１６へ進む（Ｓｔｅｐ１５）。すなわち、図８（ｃ）、図９（ｃ）で示すプッシュスイッチ１２６がＯＮされた時間Ｔ_０の前の時間Ｔ_５または時間Ｔ_８でのカーソル位置（位置情報Ｐ）を入力値とする。プッシュスイッチ１２６がＯＮされたと判断されない場合は、Ｓｔｅｐ１３へ戻る。

上記のフローで、Ｓｔｅｐ１４から戻ってきてＳｔｅｐ１２で位置情報Ｐが記憶される場合は、いわゆる２度押し状態であり、図９（ａ）の時間Ｔ_８での位置情報Ｐ（図９（ｃ））が制御部２００に備えた記憶部に記憶される。

（本発明の実施の形態の効果）
本発明の実施の形態に係る入力装置１は、以下の効果を有する。
（１）プッシュスイッチ１２６がＯＮされたと判断された時間Ｔ_０の前の時間（Ｔ_１、Ｔ_５、Ｔ_８）でのカーソル位置（位置情報Ｐ）を入力値とするので、プッシュスイッチ１２６を押圧する際の位置ずれが緩和される。これにより、回転またはスライド可能な操作子とこれと一体的に設けられた決定ボタンを有し、入力操作性に優れると共に入力時の位置ずれを補正して入力精度の高い入力装置を提供することができる。
（２）車載機器３００として、例えばカーナビゲーション装置の場合、地図のセンタリング等の細かい位置あわせを行なった後に、決定ボタンを押した場合は、位置あわせをした位置での選択位置が採用されるので、押した瞬間の位置ずれに関係なく所望の位置にて入力できる。これは、特に、振動等の影響を受け易い車両に搭載される車載機器の入力装置として効果を発揮する。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、入力装置１のＸ、Ｙ方向の移動量はリニアエンコーダ１７０によるものとしたが、ポテンショメータ等により絶対位置を検出する構成としてもよい。第１の実施の形態において、操作速度Ｖの検出はプッシュスイッチ１２６がＯＮ状態となる時間Ｔ_０からΔＴ_２だけ前の速度としたが、時間Ｔ_０からΔＴ_２までの平均速度としてもよい。また、第２の実施の形態において、感圧センサを追加するのとは別に、プッシュスイッチ１２６を２段節度スイッチとして、感圧センサの検知プロセスを初段の接点ＯＮ、プッシュスイッチのＯＮ検出を２段目の接点ＯＮに置き換えてもよい。また、プッシュスイッチ１２６を廃止して、ＯＮ検出を感圧センサの検出値がさらに大きい値となった場合にＯＮとするようにしてもよい。この場合は、初段の検出閾値よりさらに大きな値をＯＮ検出の閾値に設定する。

１…入力装置、１００…入力デバイス部、１１０…ベース、１１１…カバー、１２０…ロータリボタン、１２５…ロータリスイッチ、１２６…プッシュスイッチ、１３０…ノブシャフト、１４０…Ｘキャリッジ、１５０…Ｙキャリッジ、１６０…ボイスコイルモータ
１６１…ボイスコイル、１６２…導電線材、１６５…磁気回路、１６６…マグネット、１６７…ヨーク、１７０…リニアエンコーダ、１８０…リニアスライドガイド、２００…制御部、３００…車載機器、４００…表示部

Claims

移動または回転により入力位置の調整を行なう位置調整部と、前記位置調整部と一体的に設けられ前記位置調整部により定められた位置を押圧により入力操作する位置入力部とを備えた入力デバイス部と、
前記入力デバイス部の操作条件に基づいて、前記位置入力部により位置入力操作がされた時点から所定時間前の前記位置調整部の位置情報を求める位置決定部と、
を有することを特徴とする入力装置。
前記位置決定部は、位置入力操作がされた時点から所定時間前の前記位置調整部の位置調整に伴う移動速度と所定の速度との比較により、前記移動速度に応じて設定された所定時間前の前記位置調整部の位置情報を求めることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
前記位置決定部は、前記入力デバイス部に設けられた感圧センサの出力値と所定の閾値との比較により、押圧により前記入力操作がされた時の前記感圧センサの出力値が所定の閾値に達した時の前記位置調整部の位置に基づいて前記位置情報を求めることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。