JP2011034199A

JP2011034199A - 入力装置

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Publication number: JP2011034199A
Application number: JP2009177881A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Takeuchi; 修一竹内
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2029-07-30
Also published as: JP5189043B2

Abstract

【課題】１つの操作部で操作感覚の提示とその調整ができる操作性に優れた入力装置を提供する。
【解決手段】軸１１の方向に移動可能な移動部と軸１１を中心として回転可能な回転部を一体的に備えた操作部１０と、移動部を構成する操作ノブ１２のストロークを検出するストローク検出器としてのリニアエンコーダ２１と回転部を構成する操作ノブ１２の回転を検出する回転検出器としてのロータリエンコーダ２２を備えた検出部２０と、操作部１０の操作ノブ１２に力を付与する駆動部としてのリニアモータ３０と、リニアエンコーダ２１の出力に基づいてリニアモータ３０を制御し、ロータリエンコーダ２２の出力に基づいてリニアモータ３０に付与する力を調整する制御部４０と、を有して構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力装置に関し、特に、操作部における操作感覚の提示と調整が可能な入力装置に関する。

従来、入力装置において、操作者によって操作される操作部に操作感を付与するものとして、力覚付与型入力装置がある（例えば、特許文献１参照）。

この入力装置は、操作者によって操作される操作部と、操作状態を検出するストローク検出部と、操作部に力覚を付与する力覚発生部と、外部装置と、ストローク検出部より出力されるストローク情報及び外部装置より送信される部品データに基づいて力覚発生部の駆動を制御し、操作部にその操作状態に応じた所定の力覚を付与する制御部とを有して構成されている。

この入力装置によれば、力覚パターンの管理テーブルを外部装置より送信される管理テーブル更新コマンドに従って切り替え、また、部品データの有効及び無効を切り替えるので、外部装置の負担を軽減することができると共に、力覚パターンの切替を容易かつ迅速に行うことができるとされている。

特開２００４−３１９１７３号公報

しかし、特許文献１に示す入力装置では、操作者がこの入力装置の操作部を操作しながら操作部に付与される力覚パターン、すなわち、操作時の操作部の硬さである操作感覚を調整することができず、操作部の状態確認と調整がシームレスにできず、操作性に問題があった。

従って、本発明の目的は、１つの操作部で操作感覚の提示とその調整ができる操作性に優れた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、軸方向に移動可能な移動部と前記軸を中心として回転可能な回転部を一体的に備えた操作部と、前記移動部のストロークを検出するストローク検出器と、前記回転部の回転を検出する回転検出器を備えた検出部と、前記操作部の前記移動部に力を付与する駆動部と、前記ストローク検出器の出力に基づいて前記駆動部を制御し、前記回転検出器の出力に基づいて前記移動部に付与する力を調整する制御部と、を有することを特徴とする入力装置を提供する。

［２］前記制御部は、前記駆動部を制御する際に参照する、前記ストローク検出器の出力と前記駆動部に付与される力との関係が２つの極大値を有する曲線で定義される２段節度カーブのデータを有してい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、前記制御部は、前記２段節度カーブの小さい方の極大値を前記操作部の回転部を操作することにより変化させ、前記操作部の操作時において前記駆動部により前記移動部に付与される力を変化させる調整部を有することを特徴とする上記［２］に記載の入力装置であってもよい。

本発明によれば、１つの操作部で操作感覚の提示とその調整ができる操作性に優れた入力装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る入力装置の構成ブロック図である。図２は、本発明の実施の形態に係る入力装置の機構部分の断面図である。図３は、本発明の実施の形態に係る入力装置におけるストローク検出器の出力と駆動部に付与される力との関係を示す２段節度カーブの特性図である。図４は、本発明の実施の形態に係る入力装置におけるストローク検出器の出力と駆動部に付与される力との関係を示す、調整後の２段節度カーブの特性図である。図５は、本発明の実施の形態に係る入力装置の車両機器、すなわち、サスペンション調整装置への適用例を示す概略構成図である。

（本発明の実施の形態）
本発明の実施の形態に係る入力装置１は、図１、図２に示すように、軸１１の方向に移動可能な移動部と軸１１を中心として回転可能な回転部を一体的に備えた操作部１０と、移動部を構成する操作ノブ１２のストロークを検出するストローク検出器としてのリニアエンコーダ２１と回転部を構成する操作ノブ１２の回転を検出する回転検出器としてのロータリエンコーダ２２を備えた検出部２０と、操作部１０の操作ノブ１２に力を付与する駆動部としてのリニアモータ３０と、リニアエンコーダ２１の出力に基づいてリニアモータ３０を制御し、ロータリエンコーダ２２の出力に基づいてリニアモータ３０に付与する力を調整する制御部４０と、を有して構成されている。

ここで、上記の操作ノブ１２に付与される駆動部からの力は、操作者が操作ノブ１２を操作する際に受ける力であり、この操作者が受ける力の感覚を力覚あるいは力感覚ともいい、これらを同義で使う場合がある。

操作部１０は、操作ノブ１２が回転および移動の基準となる軸１１に取り付けられ、ハウジング５により移動（押し引きのストローク方向）および回転可能に支持されて構成されている。従って、操作ノブ１２および軸１１は、軸１１の方向に移動可能な移動部を構成すると共に、軸１１を中心として回転可能な回転部を構成する。

リニアエンコーダ２１は、軸１１に取り付けられて軸長方向に所定の規則で反射部が形成された反射板２５と、ハウジング５側に設けられて反射板２５に光を照射してその反射光を検出する光センサ２６で構成されている。リニアエンコーダ２１の出力は、操作ノブ１２の軸１１の方向の移動により単位長さ当たり所定のパルスを出力し、このパルスをカウントすことにより操作ノブ１２すなわち操作部１０のストロークが検出できる。尚、軸１１の方向の基準ストロークで、例えばパルス幅の広いパルスを出力するように反射板２５に特定の反射部が設けられた構成とすることにより、操作部１０の絶対ストロークを検出できるようにすることができる。

ロータリエンコーダ２２は、軸１１に取り付けられて回転方向に所定の規則で反射部が形成された反射盤２７と、ハウジング５側に設けられて反射盤２７に光を照射してその反射光を検出する光センサ２８で構成されている。ロータリエンコーダ２２の出力は、操作ノブ１２の回転により単位回転角当たり所定のパルスを出力し、このパルスをカウントすことにより操作ノブ１２すなわち操作部１０の回転角度が検出できる。尚、回転方向の基準ストロークで、例えばパルス幅の広いパルスを出力するように反射盤２７に特定の反射部が設けられた構成とすることにより、操作部１０の絶対回転ストロークを検出できるようにすることができる。

リニアモータ３０は、リニア同期モータ、リニア直流モータ、リニア誘導モータ、リニアステッピングモータ等が使用できる。また、圧電素子によるピエゾ効果を応用したリニアモータ、超音波リニアモータ等も使用できる。また、リニアモータによらず、ソレノイドや回転モータをギアやカムにより直線運動に変換して駆動する機構でもよい。本実施の形態では、軸１１に可動電磁石３１が装着され、ハウジング５側に固定電磁石３２が装着され、各磁極の極性を順次切替えながら所定の方向に直線駆動するリニア同期モータを使用した。尚、リニアモータ３０は、後述するＦ−Ｓカーブに基づいて操作ノブ１２の移動ストロークに応じた位置制御が行なわれ、操作ノブ１２に対して力を付与することにより、操作者に対して力、力感覚を付与する。

制御部４０は、リニアエンコーダ２１、ロータリエンコーダ２２の出力に基づいてリニアモータ３０を制御する制御回路から構成される。リニアモータ３０に力を付与して制御するための２段節度カーブのデータを有している。２段節度カーブは、リニアエンコーダ２１の出力とリニアモータ３０に付与される力との関係が２つの極大値を有する曲線で定義され、ストロークＳ（操作ノブ１２の押し込み方向）と力Ｆのデータがテーブルとして記憶部４１に記憶されている。尚、制御部４０が２段節度カーブのデータを有しているとは、上記の２段節度カーブのデータにアクセスして適宜参照できる状態である場合と、記憶部４１を制御部４０内部に内蔵している場合のいずれの場合も含む。

図３は、リニアエンコーダ２１の出力、ストロークＳとリニアモータ３０に付与される力Ｆとの関係を示すＦ−Ｓカーブ図である。ストロークＳ（操作ノブ１２の押し込み）方向に、Ｓ１およびＳ２の位置で力がＦ１とＦ２の２つの極大値を有する２段節度カーブとされている。ストロークＳ１における第１の極大値Ｆ１は、ストロークＳ２における第２の極大値Ｆ２よりも小さく設定されている。これにより、操作者が操作ノブ１２を押し込み方向に移動させると、まずＳ１のストロークで操作時に受ける力の感覚、すなわち、力覚が極大に達した感覚を覚え、Ｓ１を通過することにより力覚が減少し、Ｓ２の位置で再び力覚が極大に達した感覚を覚える。従って、操作者は、図３で示すＡ領域およびＢ領域で２段階の節度を感ずる。また、Ｓ１の位置よりもＳ２の位置においてより大きな節度を感ずる。１段目の節度は調整された力覚、操作感の提示または確認、２段目の節度はスイッチ動作のための節度に利用される。

図３において、Ｓ３のストロークまで操作ノブ１２が押し込まれると、制御部４０は、入力装置１によりスイッチがオン／オフされたと判断することができ、図１に示したような車載機器５０を、ＣＡＮ／ＬＩＮ等の車内ＬＡＮを介して制御することができる。尚、Ｓ３の位置は任意に設定できるが、第２の極大値を超えた位置に設定されることが操作性の観点から好ましい。

図４は、リニアエンコーダ２１の出力、ストロークＳとリニアモータ３０に付与される力Ｆとの関係を示すＦ−Ｓカーブ図であり、調整後の２段節度カーブの特性図である。操作者が操作ノブ１２を回転させることによりロータリエンコーダ２２から回転角に応じた出力信号が出力され、これに基づいて図４に示すように、Ａ領域の第１の極大値Ｆ１の大きさが減少（Ｆ１１）または増加（Ｆ１２）される。この減少または増加は、例えば、ロータリエンコーダ２２からの出力パルス数に応じて複数段階に調整することができる。また、記憶部４１に記憶されるＦ−Ｓカーブのデータを複数用意し、ロータリエンコーダ２２からの出力パルス数に応じて参照するＦ−Ｓカーブのデータを変更することによりＦ−Ｓカーブを変化させることもできる。

（入力装置１の動作）
上記示したように、操作者が操作ノブ１２を回転させることによりＦ−ＳカーブのＡ領域の第１の極大値Ｆ１の大きさ等の特性プロファイルを調整することにより、操作時の操作部の硬さである操作感覚を調整することができる。例えば、操作ノブ１２を時計方向に回転させることにより、Ｆ−Ｓカーブの第１の極大値Ｆ１をＦ１１に減少させ、操作ノブ１２をストロークＳ１まで押し込んだ場合には、Ａ領域の節度感、すなわち、操作時の力覚を小さくできる。この力覚設定で決定したい場合には、さらに操作ノブ１２をストロークＳ２を超えてＳ３まで押し込むことにより、制御部４０でスイッチ動作がオンされたと判断する。これにより、入力装置１で制御される車載機器５０の操作時には軽い操作感の提示がなされ、この車載機器５０に関する情報提示となると共に、さらに操作ノブ１２を押し込むことにより上記の情報提示（軽い操作感）に基づいたスイッチ動作がなされる。

一方、操作者が操作ノブ１２を反時計方向に回転させることにより、Ｆ−Ｓカーブの第１の極大値Ｆ１をＦ１２に増加させ、操作ノブ１２をストロークＳ１まで押し込んだ場合には、Ａ領域の節度感、すなわち、操作時の力覚を大きくできる。この力覚設定で決定したい場合には、さらに操作ノブ１２をストロークＳ２を超えてＳ３まで押し込むことにより、制御部４０でスイッチ動作がオンされたと判断する。これにより、入力装置１で制御される車載機器５０の操作時には硬い操作感の提示がなされ、この車載機器５０に関する情報提示となると共に、さらに操作ノブ１２を押し込むことにより上記の情報提示（硬い操作感）に基づいたスイッチ動作がなされる。

（適用例）
本発明の実施の形態に係る入力装置１を、車両の車載機器に適用した例を示す。図５は、車両１００のサスペンション調整装置への適用例を示す概略構成図である。車両１００はサスペンション５１を介してタイヤ６０を支持しており、このサスペンション５１の硬さをサスペンション調整装置５２により調整する場合に、本発明の実施の形態に係る入力装置１を適用する。

サスペンション調整装置５２は、図１、図５に示すように、入力装置１の制御部４０からサスペンションＥＣＵ５３に接続され、運転者が入力装置１の操作部１０を操作することによりサスペンション５１の硬さを調整し決定する。

運転者が、例えば、操作ノブ１２を時計方向に回転させることにより、Ｆ−Ｓカーブの第１の極大値Ｆ１をＦ１１に減少させる。ここで、操作ノブ１２をストロークＳ１まで押し込み、Ａ領域付近で操作ノブ１２を押し引きしてサスペンション５１の硬さを節度感により確認する。この提示された硬さでよい場合は、さらに操作ノブ１２をストロークＳ２まで押し込むことにより、サスペンション５１の硬さを決定する。

一方、サスペンション５１の硬さをさらに硬くしたい場合は、操作ノブ１２を反時計方向に回転させることにより、Ｆ−Ｓカーブの第１の極大値Ｆ１をＦ１２に増加させる。ここで、操作ノブ１２をストロークＳ１まで押し込み、Ａ領域付近で操作ノブ１２を押し引きしてサスペンション５１の硬さを節度感により確認する。この提示された硬さでよい場合は、さらに操作ノブ１２をストロークＳ２を超えてＳ３まで押し込むことにより、サスペンション５１の硬さを決定する。

以上のような操作により、サスペンション５１の硬さを入力装置１による情報提示（硬さ、節度感）により確認した後に、決定することができる。

（本発明の実施の形態の効果）
上記示した実施の形態によれば、以下のような効果を有する。
（１）入力装置１の操作ノブ１２が移動部と回転部を備えた操作部１０を有するので、１つの操作部１０で操作感覚の提示とその調整および決定ができ、操作性に優れた入力装置を提供することができる。
（２）力情報以外でも、位置情報にも応用可能である。また、ロータリ系での力覚提示装置としても適用可能である。
（３）実施の形態では、２段節度カーブによる２つの節度を有する入力装置１としたが、３以上の節度を有するより多様な力情報提示、位置情報提示が可能な力覚提示装置、入力装置をすることが可能である。

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。

１…入力装置、
５…ハウジング
１０…操作部
１１…軸
１２…操作ノブ
２０…検出部
２１…リニアエンコーダ
２２…ロータリエンコーダ
２５…反射板
２６…光センサ
２７…反射盤
２８…光センサ
３０…リニアモータ
３１…可動電磁石
３２…固定電磁石
４０…制御部
４１…記憶部
５０…車載機器
５１…サスペンション
５２…サスペンション調整装置
５３…サスペンションＥＣＵ
６０…タイヤ
１００…車両

Claims

軸方向に移動可能な移動部と前記軸を中心として回転可能な回転部を一体的に備えた操作部と、
前記移動部のストロークを検出するストローク検出器と、前記回転部の回転を検出する回転検出器を備えた検出部と、
前記操作部の前記移動部に力を付与する駆動部と、
前記ストローク検出器の出力に基づいて前記駆動部を制御し、前記回転検出器の出力に基づいて前記移動部に付与する力を調整する制御部と、
を有することを特徴とする入力装置。
前記制御部は、前記駆動部を制御する際に参照する、前記ストローク検出器の出力と前記駆動部に付与される力との関係が２つの極大値を有する曲線で定義される２段節度カーブのデータを有していることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
前記制御部は、前記２段節度カーブの小さい方の極大値を前記操作部の回転部を操作することにより変化させ、前記操作部の操作時において前記駆動部により前記移動部に付与される力を変化させる調整部を有することを特徴とする請求項２に記載の入力装置。