JP2011232946A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが表示画面上のポインタを移動させる操作及び画面の表示内容をスクロールさせる操作を円滑に行うことが可能な入力装置を提供する。
【解決手段】本体部と、本体部に対して移動可能な操作ノブと、操作部ノブの本体部に対する位置に応じて表示画面におけるポインタの表示位置を変化させる第１の操作モード、及び操作ノブの基準位置からの変位方向に応じて表示画面の表示内容をスクロールさせる第２の操作モードを切り替え可能な制御部３０と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、入力装置に関する。

従来、操作ノブの傾動によるポインタの操作、及びスクロールスイッチによる項目の選択操作によってユーザが表示画面を見ながら入力を行う操作装置が知られている（例えば、特許文献１参照）

この操作装置は、操作ノブの前面にスクロールスイッチ及び実行スイッチからなるメインスイッチを備え、ユーザが操作ノブの傾動操作及びスクロールスイッチの回転操作を行い得るように構成することで、操作性を高めることができるとされている。

特開２００７−３０８１３号公報

しかし、この操作装置では、操作ノブの内部にスクロールスイッチを含むメインスイッチを内蔵させ、操作ノブに設けた開口部からメインスイッチの一部が外部に露出するように構成されている。そのため、操作ノブの内部構造が複雑になると共に部品点数及び組付け工数が増大し、コストの上昇の要因となってしまう。また、操作ノブとスクロールスイッチとを別に設けた場合には、操作ノブの構造は比較的単純になるが、操作ノブの傾動操作とスクロールスイッチの回転操作とを連続的に行うことが難しくなり、操作の円滑性が損なわれてしまう。

そこで、本発明の目的は、ユーザが表示画面上のポインタを移動させる操作及び画面の表示内容をスクロールさせる操作を円滑に行うことが可能な入力装置を提供することにある。

［１］本発明は上記目的を達成するため、本体部と、前記本体部に対して移動可能な操作部と、前記操作部の前記本体部に対する位置に応じて表示画面におけるポインタの表示位置を変化させる第１の操作モード、及び前記操作部の基準位置からの変位方向に応じて前記表示画面の表示内容をスクロールさせる第２の操作モードを切り替え可能な制御部と、を有する入力装置を提供する。

［２］前記第２の操作モードにおける前記操作部の基準位置は、前記第１の操作モードから前記第２の操作モードに切り替えられた際の前記操作部の位置である、前記［１］に記載の入力装置であってもよい。

［３］前記制御部は、前記第２の操作モードにおける前記スクロールの速さを前記操作部の前記基準位置からの変位量に応じて変化させる、前記［１］又は［２］に記載の入力装置であってもよい。

［４］前記制御部は、操作者が前記操作部を操作しながらオン又はオフすることが可能な位置に設けられたスイッチの信号状態に応じて前記第１の操作モードと前記第２の操作モードとを切り替える、前記［１］乃至［３］の何れか１つに記載の入力装置であってもよい。

［５］前記スイッチは、前記操作部又は前記本体部に設けられた押しボタンの１段の押し込みによってオン状態となる第１のスイッチ信号、及び前記押しボタンの２段の押し込みによってオン状態となる第２のスイッチ信号を出力する２段スイッチであり、前記制御部は、前記第１のスイッチ信号のオン状態により前記第２の操作モードへの切り替えを行い、前記第２のスイッチ信号のオン状態により前記第２の操作モードにおける前記表示画面に表示された複数の選択項目のうちの１つが選択されたことを検出する、前記［４］に記載の入力装置であってもよい。

［６］前記制御部は、前記表示画面の複数の領域のうち、前記第２の操作モードへの切り替えの際に前記ポインタに指示されていた領域に対応したスクロール画面を表示する、前記［１］乃至［５］の何れかに記載の入力装置であってもよい。

［７］前記操作部に対して反力を付与することが可能な反力付与機構を備え、前記制御部は、前記反力付与機構を制御して、前記第２の操作モードにおいて前記操作部に前記基準位置に向かう方向の反力を発生させる前記［１］乃至［６］の何れかに記載の入力装置であってもよい。

［８］前記制御部は、前記第２の操作モードにおいて前記表示画面に表示された複数の選択項目を直線方向に沿ってスクロール移動させる場合に、前記直線方向に対して直交する方向への前記操作部の移動を妨げる反力を発生させる前記［７］に記載の入力装置であってもよい。

［９］前記制御部は、前記ポインタの指示位置が前記第２の操作モードにおいて前記表示画面に表示された複数の選択項目の表示範囲の境界を越える際に前記操作部に反力を付与する前記［７］又は［８］に記載の入力装置であってもよい。

［１０］前記制御部は、前記操作部の前記基準位置からの変位量に応じてスクロール速度及び反力の大きさを変化させる前記［７］乃至［９］の何れか１つに記載の入力装置であってもよい。

本発明によれば、ユーザが表示画面上のポインタを移動させる操作及び画面の表示内容をスクロールさせる操作を円滑に行うことが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る入力装置の一構成例を示し、（ａ）は入力装置の内部機構の概要を示す斜視図、（ｂ）は入力装置の駆動機構の構成を説明するための説明図、（ｃ）は入力装置の操作ノブの断面図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態に係る入力装置の制御ユニット及びその周辺部の機能構成を示す機能ブロック図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係る表示画面の例を示す図であり、図３（ｄ），（ｅ）は、（ｃ）の表示画面に対応した反力を示すグラフである。 図４（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る表示画面の例を示す図であり、図４（ｂ），（ｃ）は、（ａ）の表示画面に対応したＸ軸方向，Ｙ軸方向の反力を示すグラフである。 図５（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る操作ノブの変位量とスクロール速度及び反力との関係を示すグラフである。 図６は、本発明の第１の実施の形態に係る表示部の表示画面の表示内容の一例を示す図である。 図７（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る操作ノブの変位量とスクロール速度及び反力との関係を示すグラフである。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る入力装置の一構成例を示し、（ａ）は入力装置の内部機構の概要を示す斜視図、（ｂ）は入力装置の駆動機構の構成を説明するための説明図、（ｃ）は入力装置の操作ノブの断面図である。

この入力装置１は、例えば車両のカーナビゲーション機能を有する制御装置やコンピュータ等の情報処理装置に接続され、液晶ディスプレイ等の表示部に表示されるポインタの位置をユーザが操作するためのポインティングデバイスとして用いられる。以下、例として入力装置１が車両の車室内に設けられ、運転手又は同乗者がユーザとして入力装置１を操作する場合について説明する。

入力装置１は、本体部１０と、ユーザの手部による手動操作によって本体部１０に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能な操作部としての操作ノブ２とを有している。本実施の形態では、操作ノブ２の可動範囲の中心（中立位置）を原点として互いに直交する方向にＸ軸方向及びＹ軸方向を定義する。また、以下の説明では、操作ノブ２の中立位置から図１（ａ）の右上に向かう方向を＋Ｘ軸方向、＋Ｘ軸方向に対する反対方向（左下に向かう方向）を−Ｘ軸方向、図１（ａ）の左上に向かう方向を＋Ｙ軸方向、＋Ｙ軸方向に対する反対方向（右下に向かう方向を）−Ｙ軸方向ということがある。

本体部１０には、図１（ａ）に二点鎖線で示すカバー１１が被せられ、カバー１１の中央部に設けられた開口部１１ａから突出したノブシャフト２０の一端部に操作ノブ２が連結されている。

また、入力装置１は、本体部１０に設けられた支持駆動機構１００を有している。支持駆動機構１００は、操作ノブ２を本体部１０に対して移動可能及び駆動可能に支持している。支持駆動機構１００は、互いに直交するように配置されたＸキャリッジ１２１及びＹキャリッジ１２２を有している。

Ｘキャリッジ１２１は、その長手方向の両端部が本体部１０に固定された一対のＸ軸スライドガイド１３１，１３１に支持され、Ｘ軸方向にスライド可能である。また、Ｘキャリッジ１２１は、Ｙ軸方向に延びるように形成された長孔１２１ａを有し、長孔１２１ａをノブシャフト２０が貫通している。

Ｘキャリッジ１２１の一端部には、Ｘキャリッジ１２１をＸ軸方向に駆動する第１のアクチュエータとしてのＸ軸ボイスコイルモータ１４が設けられている。

図１（ｂ）に示すように、Ｘ軸ボイスコイルモータ１４は、第１アーム１４１ａ及び第２アーム１４１ｂを有する磁性材料からなるＵ字状のヨーク１４１と、第１アーム１４１ａの第２アーム１４１ｂとの対向面に配置されたマグネット１４２と、第２アーム１４１ｂに進退自在に嵌合されるボイスコイル１４３とを備え、ボイスコイル１４３にコイル電流を供給するとボイスコイル１４３がＸ軸方向に移動するように構成されている。ヨーク１４１は本体部１０に固定され、ボイスコイル１４３はＸキャリッジ１２１に連結されている。

また、図１（ａ）に示すように、Ｘキャリッジ１２１の他端部には、Ｘキャリッジ１２１のＸ軸方向の位置を検出するためのＸ軸リニアエンコーダ１６１が連結されている。Ｘ軸リニアエンコーダ１６１は、Ｘキャリッジ１２１のＸ軸方向の位置に応じた信号を出力する。

Ｙキャリッジ１２２は、その長手方向の両端部が本体部１０に固定された一対のＹ軸スライドガイド１３２，１３２に支持され、Ｘキャリッジ１２１の上側でＹ軸方向にスライド可能である。また、Ｙキャリッジ１２２は、Ｘ軸方向に延びるように形成された長孔１２２ａを有し、長孔１２２ａをノブシャフト２０が貫通している。

Ｙキャリッジ１２２の一端部には、Ｙキャリッジ１２２をＹ軸方向に駆動する第２のアクチュエータとしてのＹ軸ボイスコイルモータ１５が設けられている。Ｙ軸ボイスコイルモータ１５は、Ｘ軸ボイスコイルモータ１４と同様の構成を有している。

また、Ｙキャリッジ１２２の他端部には、Ｙキャリッジ１２２のＹ軸方向の位置を検出するためのＹ軸リニアエンコーダ１６２が連結されている。Ｙ軸リニアエンコーダ１６２は、Ｙキャリッジ１２２のＹ軸方向の位置に応じた信号を出力する。

ノブシャフト２０の他端部には、第１支持部材１７１が固定されている。第１支持部材１７１は、Ｘキャリッジ１２１の長孔１２１ａの幅よりも大きい直径を有する円板状であり、ノブシャフト２０の軸方向の上方への移動を規制している。

また、ノブシャフト２０のＹキャリッジ１２２の操作ノブ２側の部位には、第２支持部材１７２が固定されている。第２支持部材１７２は、Ｙキャリッジ１２２の長孔１２２ａの幅よりも大きい直径を有する円板状であり、ノブシャフト２０の軸方向の下方への移動を規制している。

Ｘ軸ボイスコイルモータ１４の駆動力によりＸキャリッジ１２１がＸ軸方向に移動すると、長孔１２１ａの内面がノブシャフト２０の外周面に押し当てられる。また、Ｙ軸ボイスコイルモータ１５の駆動力によりＹキャリッジ１２２がＹ軸方向に移動すると、長孔１２２ａの内面がノブシャフト２０の外周面に押し当てられる。この構成により、Ｘ軸ボイスコイルモータ１４及びＹ軸ボイスコイルモータ１５に供給するコイル電流の大きさ及び向きに応じた駆動力をノブシャフト２０を介して操作ノブ２に付与することが可能となっている。

また、ユーザが操作ノブ２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させると、その移動量に応じてノブシャフト２０がＸキャリッジ１２１及びＹキャリッジ１２２を移動させる。Ｘキャリッジ１２１及びＹキャリッジ１２２の位置は、Ｘ軸リニアエンコーダ１６１及びＹ軸リニアエンコーダ１６２により検出できるので、操作ノブ２の本体部１０に対する位置が検出可能である。

ノブシャフト２０、Ｘキャリッジ１２１、Ｙキャリッジ１２２、Ｘ軸スライドガイド１３１，１３１、Ｙ軸スライドガイド１３２，１３２、Ｘ軸ボイスコイルモータ１４、及びＹ軸ボイスコイルモータ１５は、支持駆動機構１００を構成する。支持駆動機構１００は、操作ノブ２に対して反力を付与することが可能な反力付与機構の一例である。

図１（ｃ）に示すように、操作ノブ２はユーザがノブシャフト２０の軸方向に押し込み操作する押しボタン２１と、押しボタン２１を支持するケース状のハウジング２２とを有している。ハウジング２２の内部には、第１のスイッチ信号及び第２のスイッチ信号を出力する２段スイッチ２００が設けられている。

２段スイッチ２００の構成について詳述すると、この２段スイッチ２００は、押しボタン２１の底面に固定されたゴム製のラバー部材２３と、ラバー部材２３の端面に設けられた第１の電導体２３１及び第２の電導体２３２と、第１の電導体２３１の接触によって導通状態となる接点２４ａ，２４ｂと、第２の電導体２３２の接触によって導通状態となる接点２５ａ，２５ｂと、押しボタン２１をハウジング２２の開口側に押し付けるコイルバネ２６とを有している。

ラバー部材２３は、筒状部２３ａ、筒状部２３ａの内側に配置された円筒部２３ｂ、及び筒状部２３ａと円筒部２３ｂとを軸方向への相対移動可能に連結する連結部２３ｃから構成されている。第１の電導体２３１は円筒部２３ｂに設けられ、第２の電導体２３２は筒状部２３ａに設けられている。

そして、２段スイッチ２００は、ユーザが押しボタン２１を押し込み操作すると、まず第１の電導体２３１が接点２４ａと接点２４ｂとを導通させて第１のスイッチ信号がオン状態となり、その後さらに深く押しボタン２１を押し込み操作すると、第２の電導体２３２が接点２５ａと接点２５ｂとを導通させて第２のスイッチ信号がオン状態となるように構成されている。

また、２段スイッチ２００は、ユーザが押しボタン２１から手を離すとコイルバネ２６の弾性力によって第１の電導体２３１及び第２の電導体２３２が元の位置に戻り、第１のスイッチ信号及び第２のスイッチ信号のスイッチ信号がオフするように構成されている。つまり、２段スイッチ２００は、モーメンタリ動作をするモーメンタリスイッチである。

図２は、入力装置１の制御ユニット３及びその周辺部の機能構成を示す機能ブロック図である。制御ユニット３は、例えば入力装置１の本体部１０の内部に配置され、入力装置１の各部及び表示部を制御する。

制御ユニット３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等からなる制御部３０と、制御部３０の制御プログラム３１０等を記憶する記憶素子からなる記憶部３１と、Ｘ軸ボイスコイルモータ１４及びＹ軸ボイスコイルモータ１５に電力を供給する駆動回路３２と、外部との通信を行う通信部３３とを有して構成されている。

駆動回路３２は、制御部３０から供給される駆動信号に応じてオン又はオフし、Ｘ軸ボイスコイルモータ１４及びＹ軸ボイスコイルモータ１５にコイル電流を供給するスイッチング素子を備え、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式でＸ軸ボイスコイルモータ１４及びＹ軸ボイスコイルモータ１５にコイル電流を供給する。

通信部３３は、例えば液晶ディスプレイにより構成される表示部４、入力装置１及び表示部４がカーナビゲーション装置として機能する場合にカーナビゲーション機能に関する処理を実行するカーナビ機能処理部５、車両のエアコン等の空調に関する管理を行う空調管理部６等と、制御部３０との通信を行う。

制御部３０は、記憶部３１に記憶された制御プログラム３１０に基づいて動作することにより、位置検出手段３０１、モータ制御手段３０２、表示制御手段３０３等として機能する。

位置検出手段３０１は、所定時間毎にＸ軸リニアエンコーダ１６１及びＹ軸リニアエンコーダ１６２から、Ｘキャリッジ１２１のＸ軸方向の位置を示す信号及びＹキャリッジ１２２のＹ軸方向の位置を示す信号を取得し、これらの信号に基づいて操作ノブ２の本体部１０に対する位置を示すＸ軸座標及びＹ軸座標を検出する。

モータ制御手段３０２は、駆動回路３２に出力する駆動信号を切り替えることにより、Ｘ軸ボイスコイルモータ１４及びＹ軸ボイスコイルモータ１５の電流を調節し、操作ノブ２に付与される駆動力の大きさ及び向きを制御する。

表示制御手段３０３は、通信部３３を介して表示部４に画像情報を送信し、表示部４の表示内容を制御する。表示制御手段３０３は、例えばユーザが選択し得る複数のメニュー項目を含むメニュー画面等の背景画像に重ねて、位置検出手段３０１が検出した操作ノブ２の位置に対応する表示位置にポインタを表示させる。

操作ノブ２のＸ軸方向及びＹ軸方向の可動範囲（ストローク）は、表示部４の表示画面の横方向及び縦方向の表示範囲に対応している。つまり、ユーザが操作ノブ２をＸ軸方向の可動範囲の一端部から他端部まで操作すると、ポインタが表示部４の表示画面の横方向の一端部から他端部まで移動する。同様に、ユーザが操作ノブ２をＹ軸方向の可動範囲の一端部から他端部まで操作すると、ポインタが表示部４の表示画面の縦方向の一端部から他端部まで移動する。

また、表示制御手段３０３は、２段スイッチ２００の第１のスイッチ信号及び第２のスイッチ信号を取得する。そして、表示制御手段３０３は、第１のスイッチ信号がオフ状態であるときには、操作ノブ２の移動に応じて表示部４の表示画面におけるポインタの表示位置を移動させる。また、第１のスイッチ信号がオン状態であるときには、表示部４の表示画面におけるポインタの表示位置を固定し、操作ノブ２の移動に応じて背景画像の表示位置を移動（スクロール）させる。

より詳細には、表示制御手段３０３は、２段スイッチ２００の第１のスイッチ信号がオン状態となると、そのときの操作ノブ２の位置を基準位置として記憶する。そして、表示制御手段３０３は、基準位置から操作ノブ２が移動すると、その移動方向に応じて背景画像のスクロール方向を変化させる。また、表示制御手段３０３は、基準位置からの操作ノブ２の変位量に応じて、変位量が多いほどスクロールの速度を速くする。

また、表示制御手段３０３は、２段スイッチ２００の第２のスイッチ信号がオン状態となったときにポインタに重なる位置に表示されていた選択項目がユーザによって選択されたことを検出し、カーナビ機能処理部５や空調管理部６等にその選択項目に応じた処理を指示するように構成されている。

（入力装置１の動作）
次に、入力装置１の動作例について図面を参照して説明する。

図３（ａ）は、表示部４の表示画面４０の表示内容の一例を示す図である。この例では、ユーザによってカーナビゲーション機能が選択された場合の表示画面４０の表示内容を示している。

表示画面４０には、地図が表示される地図領域４１、地図の縮尺を表示する縮尺領域４２、及び目的地を選択するための目的地選択ボタン４３が設けられている。また、ポインタ４０ａが各領域に重ねて最前面に表示されている。以下の説明では、図面における表示画面４０の横方向をｘ軸、縦方向をｙ軸とする。

ユーザが２段スイッチ２００を押し込み操作しないで操作ノブ２を移動させると、表示制御手段３０３は、位置検出手段３０１が検出した操作ノブ２のＸ軸座標及びＹ軸座標に基づいて、地図領域４１、縮尺領域４２、及び目的地選択ボタン４３の表示内容を変化させることなく、表示画面４０上でポインタ４０ａの表示位置を操作ノブ２の移動方向に応じた方向にスライドさせる。つまり、操作ノブ２が＋Ｘ軸方向に移動した場合にはポインタ４０ａが＋ｘ軸方向（図の右方向）へ、−Ｘ軸方向に移動した場合にはポインタ４０ａが−ｘ軸方向（図の左方向）へ、＋Ｙ軸方向に移動した場合にはポインタ４０ａが＋ｙ軸方向（図の上方向）へ、−Ｙ軸方向に移動した場合にはポインタ４０ａが−ｙ軸方向（図の下方向）へ、それぞれスライドする。

この操作モードでは、モータ制御手段３０２は、操作ノブ２に対し、Ｘ軸ボイスコイルモータ１４及びＹ軸ボイスコイルモータ１５によって、例えば操作ノブ２の移動速度に応じた反力を発生させる。

図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す状態からユーザが２段スイッチ２００を１段階押し込み、第１のスイッチ信号がオンした状態で操作ノブ２を＋Ｘ軸方向に移動させた場合の表示画面４０の例を示す。

表示制御手段３０３は、ポインタ４０ａが地図領域４１にあるときに第１のスイッチ信号がオンし、この状態で操作ノブ２が操作された場合には、ポインタの表示位置を固定して地図領域４１の地図の画像をスクロールさせる。この際、表示制御手段３０３は、ポインタの形状を、人間の手を模した形状から、スクロール操作モードであることを示す十字状のポインタ４０ｂに変化させる。スクロールの方向は、２段スイッチ２００の第１のスイッチ信号がオンした時点の操作ノブ２の位置を基準位置とし、この基準位置からの操作ノブ２の移動方向に対応した方向である。

図３（ｂ）に示す例では、操作ノブ２が＋Ｘ軸方向に操作され、地図の画像が−ｘ軸方向へスクロール移動している。つまり、ポインタ４０ｂの位置が地図の画像に対して相対的に＋ｘ軸方向へ移動している。

モータ制御手段３０２は、ポインタ４０ｂに対して表示内容としての地図がスクロールするスクロール操作モードでは、Ｘ軸ボイスコイルモータ１４及びＹ軸ボイスコイルモータ１５を制御して、操作ノブ２に基準位置に向かう反力を作用させる。

ユーザは、このようにして地図をスクロールさせて表示画面４０の表示範囲内に目的地を表示させ、その後２段スイッチ２００の押し込み操作を解除し、ポインタ４０ａのスライドによって目的地にポインタ４０ａを合わせることができる。目的地にポインタ４０ａを合わせた状態でユーザが２段スイッチ２００を２段階押し込むと、第２のスイッチ信号がオンし、表示制御手段３０３は、その時点でポインタ４０ａに指示された地点が目的地として選択されたことを検出する。そして、表示制御手段３０３は、カーナビ機能処理部５にその情報を送信し、カーナビ機能処理部５によるルート検索及び案内を開始させる。

図３（ｃ）は、図３（ａ）に示す状態からユーザがポインタ４０ａを縮尺領域４２内にスライド移動させ、２段スイッチ２００を１段階押し込み操作した状態を示す。

表示制御手段３０３は、ポインタ４０ａの指示位置が縮尺領域４２内にある状態で２段スイッチ２００の第１のスイッチ信号がオンすると、表示画面４０に地図の縮尺を選択することが可能な縮尺選択画面４２０を表示させる。表示画面４０上のポインタは、スクロール操作モードであることを示す十字状のポインタ４０ｂに形状が変化する。ユーザは、縮尺選択画面４２０の表示内容のスクロール操作によって、所望の縮尺に対応する位置にポインタ４０ｂを合わせ、２段スイッチ２００を２段階押し込み操作してその縮尺を選択する。

図３（ｄ）は、縮尺選択画面４２０の表示内容をｘ軸方向にスクロール移動させる際の基準位置に対する操作ノブ２のＸ軸方向の位置と操作ノブ２に作用する反力との関係の一例を示すグラフである。

図３（ｄ）に示すように、モータ制御手段３０２は、基準位置を中心として＋Ｘ軸方向及び−Ｘ軸方向に設定されたスクロール操作範囲において、操作ノブ２が基準位置から＋Ｘ軸方向又は−Ｘ軸方向に移動した場合には、操作ノブ２を基準位置に向かって引き込む第１の反力Ｆ_１１を発生させる。表示制御手段３０３は、操作ノブ２が基準位置から＋Ｘ軸方向に移動した場合には縮尺選択画面４２０の表示内容を−ｘ軸方向にスクロール移動させ、操作ノブ２が基準位置から−Ｘ軸方向に移動した場合には縮尺選択画面４２０の表示内容を−ｘ軸方向にスクロール移動させる。

また、モータ制御手段３０２は、スクロール操作範囲を超えて操作ノブ２が移動した場合には、第１の反力Ｆ_１１よりも大きい第２の反力Ｆ_１２を発生させる。第２の反力Ｆ_１２は、スクロール操作範囲外への操作ノブ２の移動を妨げるような大きさの反力であり、ユーザはこの反力を受けることにより、スクロール範囲を超えて操作しようとしていることを認識することができる。

図３（ｅ）は、縮尺選択画面４２０をスクロール操作モードで操作する際の操作ノブ２のＹ軸方向の位置と操作ノブ２に作用する反力との関係の一例を示すグラフである。

図３（ｅ）に示すように、モータ制御手段３０２は、操作ノブ２が縮尺選択画面４２０のｙ軸方向の基準位置に対応する位置を中心として＋Ｙ軸方向及び−Ｙ軸方向に設定された操作範囲内に位置する場合には、基準位置からの距離に応じて徐々に大きくなる反力を操作ノブ２を基準位置に引き込む方向に発生させる。より具体的には、操作ノブ２がＹ軸方向の基準位置にある場合には反力をゼロとし、基準位置からの距離に比例するように反力を第２の反力Ｆ_１２まで大きくする。また、モータ制御手段３０２は、操作ノブ２が操作範囲外に位置する場合には、Ｆ_１２の大きさの反力を発生させる。

この操作範囲の幅は、例えば縮尺選択画面４２０のｙ軸方向の幅に対応する幅であり、ユーザはこの反力を受けることにより、表示画面４０における縮尺選択画面４２０の範囲を超えて操作ノブ２を操作しようとしていることを認識できる。

ポインタ４０ｂが縮尺選択画面４２０の何れかの位置を指している状態で２段スイッチ２００の第２のスイッチ信号がオンすると、表示制御手段３０３は、ポインタ４０ｂの指示位置に対応する縮尺が選択されたことを検出し、その縮尺に対応した地図の画像情報をカーナビ機能処理部５から取得し、表示画面４０の地図領域４１に表示する。

図４（ａ）は、ユーザがポインタ４０ａのスライド操作によって表示画面４０の目的地選択ボタン４３を選択し、表示画面４０に目的地をメニュー形式で選択するスクロール画面が表示された場合の表示例を示す図である。

表示制御手段３０３は、図３（ａ）に示す表示状態からポインタ４０ａが目的地選択ボタン４３の表示領域内に移動して２段スイッチ２００の第１のスイッチ信号がオンすると、目的地をメニュー形式で選択するための画面を表示画面４０に表示させる。図４（ａ）は、目的地としての駅名を、５０音順に配列したリスト形式で選択する場合の画面の構成例を示している。

図４（ａ）に示すように、表示画面４０の右半分の領域には、複数の選択項目４３０としての駅名が表示されている。この領域にポインタ４０ａが位置する状態で２段スイッチ２００の第１のスイッチ信号がオンすると、スクロール操作モードに切り替わり、第１のスイッチ信号がオンした時点の操作ノブ２の位置を基準位置とし、この基準位置からの操作ノブ２の移動方向に応じて複数の選択項目４３０がスクロール移動する。表示画面４０の基準位置に対応する位置には、スクロール操作モードであることを示す十字状のポインタ４０ｂが表示される。

図４（ａ）の画面構成例では、複数の選択項目４３０が表示画面４０の縦方向に配列されているので、操作ノブ２が基準位置よりも＋Ｙ軸方向に移動した場合には複数の選択項目４３０が表示画面４０の上方にスクロール移動し、操作ノブ２が基準位置よりも−Ｙ軸方向に移動した場合には複数の選択項目４３０が表示画面４０の下方にスクロール移動する。

図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す表示画面４０のスクロール操作モードにおいて、操作ノブ２に作用するＸ軸方向の反力パターンの例を示す。この反力パターンでは、＋Ｘ軸方向に操作ノブ２を押し付ける反力を＋（プラス）で、−Ｘ軸方向に操作ノブ２を押し付ける反力を−（マイナス）で表している。

図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、モータ制御手段３０２は、Ｘ軸ボイスコイルモータ１４の制御によって、操作ノブ２を基準位置に向かって引き込む反力を操作ノブ２に付与する。このように、スクロール方向に直交する方向への操作ノブ２の移動を妨げる反力が操作ノブ２に付与される。

図４（ｃ）は、図４（ａ）に示す表示画面４０のスクロール操作モードにおいて、操作ノブ２に作用するＹ軸方向の反力パターンの例を示す。図４（ｄ）は、複数の選択項目４３０に対応して設定された力覚反力のパターンの例を示す。

モータ制御手段３０２は、スクロール操作範囲内で操作ノブ２が基準位置から−Ｙ軸方向へ移動した場合には、図４（ｃ）に示す反力パターンに従って、操作ノブ２を基準位置に引き込むＦ_１３からＦ_１４の大きさの反力を＋Ｙ軸方向に発生させる。より具体的には、モータ制御手段３０２は、反力Ｆ_１３に、ポインタ４０ｂと複数の選択項目４３０との相対的な位置関係によって定まる力覚反力を加えた大きさの反力を発生させる。

この力覚反力は、図４（ｄ）に示すように、隣り合う選択項目４３０の表示領域の中間位置にポインタの指示位置が存在する場合に最大値となり、選択項目４３０の表示領域内の中央部ではゼロになるように設定されている。モータ制御手段３０２は、力覚反力がゼロの場合はＦ_１３の大きさの反力を発生させ、力覚反力が最大値の場合にＦ_１４の大きさの反力を発生させる。

また、操作ノブ２がスクロール操作範囲外に位置する場合には、操作ノブ２をスクロール操作範囲内へ引き戻すように、Ｆ_１４よりも大きい反力を発生させる。

なお、モータ制御手段３０２は、操作ノブ２が基準位置から＋Ｙ軸方向へ移動した場合にも、−Ｙ軸方向へＦ_１３からＦ_１４の大きさの反力を発生させる。

図４（ａ）に示すように、ポインタ４０ｂに重なる位置に表示される選択項目４３０の表示領域の外縁には、その選択項目４３０を他の選択項目４３０と区別するためのカーソル４０ｃが表示される。このカーソル４０ｃは、例えば選択項目４３０の表示範囲の境界に沿って表示される四角形状である。

モータ制御手段３０２は、上記のように、複数の選択項目４３０に対するカーソル４０ｃの位置に対応した反力の大きさをＹ軸方向の反力パターンを参照して決定し、Ｙ軸ボイスコイルモータ１４を制御してその大きさの反力を操作ノブ２に付与する。

換言すれば、モータ制御手段３０２は、カーソル４０ｃが相対的に選択項目４３０の境界を越える際に、操作ノブ２を基準位置に押し戻す方向の反力を発生させる。このように、カーソル４０ｃが隣り合う選択項目４３０の表示範囲の境界を乗り越える際に、スクロール方向に対応した方向に操作ノブ２を押し付ける反力が付与される。

図５は、表示部４の表示画面４０の表示内容の他の一例を示す図である。この例では、ユーザによって空調制御機能が選択された場合の表示画面４０の表示内容を示している。

この表示画面４０には、車両の車室内の現在の温度を示す室温及び設定温度を表示する温度設定領域４４１と、送風の経路を示すモードの設定状態を表示するモード設定領域４４２と、風量の設定状態を表示する風量設定領域４４３とが含まれている。

表示制御手段３０３は、２段スイッチ２００の第１スイッチ信号がオンしたとき、ポインタ４０ａの指示位置が温度設定領域４４１内に存在する場合には、設定温度を選択するためのスクロール画面を表示画面４０に表示させる。そして、そのスクロール画面で２段スイッチ２００の第２スイッチ信号がオンしたとき、ポインタ４０ａの指示位置に対応する温度がユーザに設定温度として選択されたことを検出し、その設定温度の情報を通信部３３を介して空調管理部６に送信する。空調管理部６は、受信した室温が設定温度になるように冷房装置又は暖房装置を制御する。

また、表示制御手段３０３は、２段スイッチ２００の第１スイッチ信号がオンしたとき、ポインタ４０ａの指示位置がモード設定領域４４２内に存在する場合には、送風のモードを選択するためのスクロール画面を表示画面４０に表示させ、そのスクロール画面で選択されたモードの情報を空調管理部６に送信する。同様に、２段スイッチ２００の第１スイッチ信号がオンしたとき、ポインタ４０ａの指示位置が風量設定領域４４３内に存在する場合には、風量を選択するためのスクロール画面を表示画面４０に表示させ、そのスクロール画面で選択された風量の情報を空調管理部６に送信する。空調管理部６は、受信したモード又は風量の情報に応じて送風装置を制御する。

（実施の形態の効果）
このように、本実施の形態によれば、表示画面の表示内容に対して表示画面のポインタを移動させるスライド操作と、表示内容をスクロール移動させるスクロール操作とを、共に操作ノブ２を移動させることによって行うことができるので、スライド操作及びスクロール操作の切り替えを含む操作を円滑に行うことが可能となる。

また、本実施の形態によれば、操作ノブ２に設けられた２段スイッチ２００の押し込みによってスライド操作モードとスクロール操作モードとを切り替えることができるので、ユーザは操作ノブ２から手を離すことなくモード切替を円滑に行うことができる。

またさらに、２段スイッチ２００を強く押し込むことにより選択項目の選択の決定を行うことができるので、ポインタを選択項目に合わせた後の選択決定操作を円滑に行うことができる。

またさらに、スクロール操作時には操作ノブ２に基準位置に向かう方向の反力が付与されるので、ユーザは操作ノブ２を基準位置に対して何れの方向に移動させているかを反力に応じた力覚によって認識することができる。

またさらに、スクロール操作時において選択項目４３０の表示範囲の境界を乗り越える際には、スクロール方向に沿った方向に操作ノブ２を押し付ける反力が付与されるので、ユーザはポインタ４０ａに指示される選択項目４３０の切り替わりを力覚によって認識することができる。

以上説明した操作ノブ２に作用する反力により、ユーザは表示部４の表示画面４０を目視しなくてもスクロールの状態を認識し得るので、例えば車両の運転者が停車中等に入力装置１を操作する場合でも、周辺の交通状況に注意しなから操作ノブ２の操作を行うことが可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る入力装置１は、第１の実施の形態と同様に、操作ノブ２、支持駆動機構１００、及び制御ユニット３等を備えているが、操作ノブ２の基準位置からの変位量に対するスクロール速度及び反力の大きさの変わり方が第１の実施の形態とは異なっている。

図６（ａ）は操作ノブ２の基準位置からの変位量（以下、単に「変位量」という）とスクロール移動におけるスクロール速度との関係を示し、図６（ｂ）は変位量と操作ノブ２に付与される反力との関係を示す。

図６（ａ）に示すように、本実施の形態における表示制御手段３０３は、変位量に応じてスクロール速度を変化させる。この図に示す例では、変位量が第１の閾値ｄ_１１未満である場合にはスクロール速度がゼロであり、変位量が第１の閾値ｄ_１１以上かつ第２の閾値ｄ_１２未満である場合には、表示制御手段３０３が第１の速度Ｖ_１１で表示内容をスクロール移動させる。また、変位量が第２の閾値ｄ_１２以上である場合には、表示制御手段３０３が、第１の速度Ｖ_１１よりも速い第２の速度Ｖ_１２で表示内容をスクロール移動させる。つまり、本実施の形態における表示制御手段３０３は、変位量が大きいほどスクロール速度が速くなるように、スクロール速度を複数段階で制御する。

また、図６（ｂ）に示すように、モータ制御手段３０２は、変位量に応じて反力の大きさを変化させる。この図に示す例では、変位量が第１の閾値ｄ_１１未満である場合には反力の大きさがゼロであり、変位量が第１の閾値ｄ_１１以上かつ第２の閾値ｄ_１２未満である場合には、第１の反力Ｆ_２１が操作ノブ２に付与される。また、変位量が第２の閾値ｄ_１２以上かつ第３の閾値ｄ_１３未満である場合には、操作ノブ２に付与される反力が第１の反力Ｆ_２１よりも大きい第２の反力Ｆ_２２であり、変位量が第３の閾値ｄ_１３以上である場合には第２の反力Ｆ_２２よりもさらに大きい第３の反力Ｆ_２３が操作ノブ２に付与される。第３の反力Ｆ_２３は、操作ノブ２が基準位置から遠ざかる方向に移動することを妨げるような大きさの反力である。

このように、変位量に応じてスクロール速度及び反力の大きさが複数の段階で変化し、反力の大きさはスクロール速度に伴って変化する。つまり、ユーザが基準位置から操作ノブ２を移動させると変位量に応じてスクロール速度が速くなり、スクロール速度が変化するときには反力の大きさも変化する。

このように、本実施の形態によれば、操作ノブ２の変位量によってスクロール速度が変化し、スクロール速度の変化に対応して操作ノブ２に付与される反力が変化するので、ユーザは反力によってスクロール速度が変化したことを認識することができる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る入力装置１も、第１の実施の形態と同様に、操作ノブ２、支持駆動機構１００、及び制御ユニット３等を備えているが、操作ノブ２の基準位置からの変位量に対するスクロール速度及び反力の大きさの変わり方が第１の実施の形態とは異なっている。

図７（ａ）は操作ノブ２の基準位置からの変位量と図４（ａ）に示す表示画面４０の選択項目４３０のスクロール移動におけるスクロール速度との関係を示し、図７（ｂ）は変位量と操作ノブ２に付与される反力との関係を示す。本実施の形態では、操作ノブ２の変位量に応じてスクロール速度及び反力の大きさが連続的に変化する。

図７（ａ）に示すように、操作ノブ２の変位量が第１の閾値ｄ_２１未満である場合にはスクロール速度がゼロであり、変位量が第１の閾値ｄ_２１以上かつ第２の閾値ｄ_２２未満である場合には、表示制御手段３０３が複数の選択項目４３０をスクロール移動させる際のスクロール速度を変位量に比例して速度Ｖ_２１まで変化させる。変位量が第２の閾値ｄ_２２以上である場合には、スクロール速度が速度Ｖ_２１で一定となる。

また、図７（ｂ）に示すように、モータ制御手段３０２は、変位量が第１の閾値ｄ_２１未満である場合には反力の大きさをゼロとし、変位量が第１の閾値ｄ_２１以上かつ第２の閾値ｄ_２２未満である場合には、第１の反力Ｆ_３１から、第１の反力Ｆ_３１よりも大きい第２の反力Ｆ_３２まで、反力の大きさを変位量に比例して変化させる。変位量が第２の閾値ｄ_２２以上である場合には、モータ制御手段３０２が第２の反力Ｆ_３２よりも大きい第３の反力Ｆ_３３を操作ノブ２に付与する。第３の反力Ｆ_３３は、操作ノブ２が基準位置から遠ざかる方向に移動することを妨げるような大きさの反力である。

このように、本実施の形態によれば、変位量とスクロール速度及び反力の大きさが比例関係にあるので、ユーザが操作ノブ２を操作する力に応じてスクロール速度を連続的に変化させることができる。

（他の実施の形態）
以上、本発明に好適な実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で例えば以下に示すような種々の変形が可能である。

上記実施の形態では、操作ノブ２に２段スイッチ２００を設けたが、これに限らず、２段スイッチ２００を本体部１０に設けてもよい。また、２段スイッチ２００を用いることに限らず、第１のスイッチ信号を出力する第１のスイッチと、第２のスイッチ信号を出力する第２のスイッチとを別個に設けてもよい。この場合、第１のスイッチは、操作ノブ２から手を離すことなく操作できる部位に設けるとよい。

また、上記実施の形態では、操作ノブ２本体部１０に対して水平方向の平面に沿って移動するように構成したが、これに限らない。例えば、ノブシャフト２０の軸方向における一点を支点としてノブシャフト２０及び操作ノブ２が揺動するように構成してもよい。

また、上記実施の形態では、Ｘ軸ボイスコイルモータ１４及びＹ軸ボイスコイルモータ１５の制御によって操作ノブ２に反力を付与することができるように入力装置１を構成したが、これに限らず、例えば回転子が固定子に対して回転する電気モータによって操作ノブ２に反力を付与し得るように支持駆動機構１００を構成してもよい。また、電流によって反力を調整可能なモータに限らず、例えばコイルバネ等の弾性体によって操作ノブ２にＸ軸方向及びＹ軸方向の可動範囲の中心位置に向かう力を付与するように構成してもよい。またさらに、操作ノブ２に反力を付与するための構成を備えなくともよい。

また、上記実施の形態では、ＣＰＵからなる制御部３０が制御プログラム３１０に従って動作することにより、位置検出手段３０１、モータ制御手段３０２、及び表示制御手段３０３として機能するように制御部３０を構成したが、これに限らず、例えば制御部３０を、位置検出手段３０１、モータ制御手段３０２、及び表示制御手段３０３として機能する集積回路により構成されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）で構成してもよい。

また、位置検出手段３０１、モータ制御手段３０２、及び表示制御手段３０３は、１つのＣＰＵの機能により実現される場合に限らず、これらの手段のうち１つ又は２つの機能を実現する複数のＣＰＵによって制御部３０を構成してもよい。またさらに、この複数のＣＰＵの一部又は全部を、表示部４を有する表示装置の内部に配置してもよい。つまり、位置検出手段３０１、モータ制御手段３０２、及び表示制御手段３０３を実現するための電子回路等を配置する場所に制限はない。

また、上記実施の形態では、入力装置１を車両の車室内に搭載し、運転者又は同乗者が操作ノブ２を操作する場合について説明したが、入力装置１が搭載される対象物や用途、及びユーザに特に制限はない。

１…入力装置、２…操作ノブ、３…制御ユニット、４…表示部、５…カーナビ機能処理部、６…空調管理部、１０…本体部、１１…カバー、１１ａ…開口部、１４…Ｘ軸ボイスコイルモータ、１５…Ｙ軸ボイスコイルモータ、２０…ノブシャフト、２１…押しボタン、２２…ハウジング、２３…ラバー部材、２３ａ…筒状部、２３ｂ…円筒部、２３ｃ…連結部、２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ…接点、２６…コイルバネ、３０…制御部、３１…記憶部、３２…駆動回路、３３…通信部、４０…表示画面、４０ａ，４０ｂ…ポインタ、４０ｃ…カーソル、４１…地図領域、４２…縮尺領域、４３…目的地選択ボタン、１００…支持駆動機構、１２１…Ｘキャリッジ、１２２…Ｙキャリッジ、１２１ａ，１２２ａ…長孔、１３１，１３１…Ｘ軸スライドガイド、１３２，１３２…Ｙ軸スライドガイド、１４１…ヨーク、１４１ａ…第１アーム、１４１ｂ…第２アーム、１４２…マグネット、１４３…ボイスコイル、１６１…Ｘ軸リニアエンコーダ、１６２…Ｙ軸リニアエンコーダ、１７１…第１支持部材、１７２…第２支持部材、２００…２段スイッチ、２３１…第１の電導体、２３２…第２の電導体、３０１…位置検出手段、３０２…モータ制御手段、３０３…表示制御手段、３１０…制御プログラム、４２０…縮尺選択画面、４３０…選択項目、４４１…温度設定領域、４４２…モード設定領域、４４３…風量設定領域

Claims (10)

1. 本体部と、
   前記本体部に対して移動可能な操作部と、
   前記操作部の前記本体部に対する位置に応じて表示画面におけるポインタの表示位置を変化させる第１の操作モード、及び前記操作部の基準位置からの変位方向に応じて前記表示画面の表示内容をスクロールさせる第２の操作モードを切り替え可能な制御部と、
   を有する入力装置。
2. 前記第２の操作モードにおける前記操作部の基準位置は、前記第１の操作モードから前記第２の操作モードに切り替えられた際の前記操作部の位置である、請求項１に記載の入力装置。
3. 前記制御部は、前記第２の操作モードにおける前記スクロールの速さを前記操作部の前記基準位置からの変位量に応じて変化させる、請求項１又は２に記載の入力装置。
4. 前記制御部は、操作者が前記操作部を操作しながらオン又はオフすることが可能な位置に設けられたスイッチの信号状態に応じて前記第１の操作モードと前記第２の操作モードとを切り替える、請求項１乃至３の何れか１項に記載の入力装置。
5. 前記スイッチは、前記操作部又は前記本体部に設けられた押しボタンの１段の押し込みによってオン状態となる第１のスイッチ信号、及び前記押しボタンの２段の押し込みによってオン状態となる第２のスイッチ信号を出力する２段スイッチであり、
   前記制御部は、前記第１のスイッチ信号のオン状態により前記第２の操作モードへの切り替えを行い、前記第２のスイッチ信号のオン状態により前記第２の操作モードにおける前記表示画面に表示された複数の選択項目のうちの１つが選択されたことを検出する、請求項４に記載の入力装置。
6. 前記制御部は、前記表示画面の複数の領域のうち、前記第２の操作モードへの切り替えの際に前記ポインタに指示されていた領域に対応したスクロール画面を表示する、請求項１乃至５の何れか１項に記載の入力装置。
7. 前記操作部に対して反力を付与することが可能な反力付与機構を備え、
   前記制御部は、前記反力付与機構を制御して、前記第２の操作モードにおいて前記操作部に前記基準位置に向かう方向の反力を発生させる、請求項１乃至６の何れか１項に記載の入力装置。
8. 前記制御部は、前記第２の操作モードにおいて前記表示画面に表示された複数の選択項目を直線方向に沿ってスクロール移動させる場合に、前記直線方向に対して直交する方向への前記操作部の移動を妨げる反力を発生させる、請求項７に記載の入力装置。
9. 前記制御部は、前記ポインタの指示位置が前記第２の操作モードにおいて前記表示画面に表示された複数の選択項目の表示範囲の境界を越える際に前記操作部に反力を付与する、請求項７又は８に記載の入力装置。
10. 前記制御部は、前記操作部の前記基準位置からの変位量に応じてスクロール速度及び反力の大きさを変化させる、請求項７乃至９の何れか１項に記載の入力装置。
    
    

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