JP2012155674A - 操作ユニットおよび電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】クリック板とクリックボールを用いる回転ダイヤルは、部品点数が多く構造が複雑であるので、製造コストの上昇を免れない。一方、アクチュエータによって力覚を付与する場合に、回転操作部材を操作するユーザに対してクリック感を与えることは、困難であった。
【解決手段】操作ユニットは、出力軸としての回転軸を有する駆動部と、回転軸に連接された操作部材と、回転軸の回転角を検出する角度検出部と、回転軸の回転トルクを検出するトルク検出部と、角度検出部およびトルク検出部の検出結果に基づいて駆動部を駆動することにより、操作部材の操作に対してクリック感を与える制御を実行する制御部とを備える。
【選択図】図3
【解決手段】操作ユニットは、出力軸としての回転軸を有する駆動部と、回転軸に連接された操作部材と、回転軸の回転角を検出する角度検出部と、回転軸の回転トルクを検出するトルク検出部と、角度検出部およびトルク検出部の検出結果に基づいて駆動部を駆動することにより、操作部材の操作に対してクリック感を与える制御を実行する制御部とを備える。
【選択図】図3
Description
本発明は、操作ユニットおよび電子機器に関する。
クリック板とクリックボールを接触させることにより、ユーザに対してクリック感を付与する回転ダイヤルが知られている。また、揺動レバーの操作量を検出し、その操作量に応じてアクチュエータを駆動することにより、ユーザに対して力覚を付与する力覚付与型入力装置が知られている。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特開平7−325331号公報
[特許文献2] 特開2004−258782号公報
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特開平7−325331号公報
[特許文献2] 特開2004−258782号公報
クリック板とクリックボールを用いる回転ダイヤルは、部品点数が多く構造が複雑であるので、製造コストの上昇を免れない。一方、アクチュエータによって力覚を付与する場合に、回転操作部材を操作するユーザに対してクリック感を与えることは、困難であった。
本発明の第1の態様における操作ユニットは、出力軸としての回転軸を有する駆動部と、回転軸に連接された操作部材と、回転軸の回転角を検出する角度検出部と、回転軸の回転トルクを検出するトルク検出部と、角度検出部およびトルク検出部の検出結果に基づいて駆動部を駆動することにより、操作部材の操作に対してクリック感を与える制御を実行する制御部とを備える。本発明の第2の態様における電子機器は、上記操作ユニットを備える。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、本実施形態に回転操作ユニットを備える電子機器としての一眼レフカメラ100の外観図である。特に図1(a)は、前方からの外観斜視図であり、図(b)は、背面図である。なお、図においては、交換レンズが取り外された状態を示す。
本実施形態に係る回転操作ユニットは、典型的には、エンドレスに回転させるメインコマンドダイヤル110、サブコマンドダイヤル120に適用することができる。また、一定の角度において往復揺動させる電源スイッチ130、レリーズモードダイヤル140にも適用することができる。
メインコマンドダイヤル110は、例えば15度回転されるごとに1つの入力信号を発生するように構成されている。例えば、シャッター速度の設定に用いられる場合は、ユーザは、メインコマンドダイヤル110を15度回転させるごとに、シャッター速度の設定を1/2段ずつ増減させることができる。
レリーズモードダイヤル140には、例えば、円周方向に沿って順にそれぞれ特定の位置に単写撮影モード、連写撮影モードおよびセルフタイマー撮影モードが割り当てられている。ユーザは、いずれか一つを、外装部材に記された指標と一致するようにレリーズモードダイヤル140を回転させることにより、特定のレリーズモードを選択することができる。このとき、連写撮影モードから使用頻度の低いセルフタイマー撮影モードへの回転角は、単写撮影モードと連写撮影モードの間の回転角よりも大きくすることができる。また、レリーズモードダイヤル140は、連写撮影モードを挟んで単写撮影モードとセルフタイマー撮影モードとの間でのみ揺動するように構成することができる。
以下の説明においては、本実施形態に係る回転操作ユニットの代表例として、メインコマンドダイヤル110の構成を説明する。メインコマンドダイヤル110は、図1(b)に示すように、一眼レフカメラ100の筐体を構成する外装部材101に設けられた開口部102からその一部が突出しており、ユーザの操作を受けることができる。
図2は、メインコマンドダイヤル110の構造を示す概略図である。図示するように、メインコマンドダイヤル110は、DCモータ201、中間ユニット202、回転軸203、軸受204、回転ダイヤル205を主に備える。
DCモータ201は、電源から電力が供給されて出力軸に回転トルクを発生させるアクチュエータである。出力軸は、中間ユニット202へ接続されている。
中間ユニット202は、ギヤトレイン206、エンコーダ207およびトルクセンサ208を含む。ギヤトレイン206は、DCモータ201の出力軸の回転速度を減じて、回転軸203へ動力を伝達する。エンコーダ207は、回転軸203の回転角を検出する。エンコーダ207は、例えば、回転軸203と共に回転する位相板と、筐体に固定され、位相板の位相を検出するフォトインタラプタによって構成される。エンコーダ207は、位相板の回転に応じてパルス信号を出力する。トルクセンサ208は、回転軸203に生じる回転トルクを検出する。トルクセンサ208は、例えば、回転軸203に貼着された複数の歪みゲージとスリップリングにより構成される。トルクセンサ208は、回転トルクに応じて生じる回転軸203の表面せん断応力を電気信号に変換して出力する。
中間ユニット202から延出する回転軸203は、軸受204で軸支される。したがって、DCモータ201の筐体、中間ユニット202の筐体および軸受204は、一眼レフカメラ100の筐体内部に固定支持されている。また、DCモータ201、エンコーダ207およびトルクセンサ208と電気系統との接続は、接続線209を介して行われる。
回転軸203の中間部分には、回転ダイヤル205が連接されている。より具体的には、回転ダイヤル205は、回転軸203と同軸かつ一体的に回転できるように、回転軸203に対して固定されている。そして、その一部は、図示するようにユーザの指900によって操作されるよう、開口部102から突出している。
図3は、メインコマンドダイヤル110のシステム構成図である。CPU210は、後に詳述する処理により回転ダイヤル205の操作に対してクリック感を与える制御を実行する制御部としての機能を担う。
CPU210には、モータ駆動回路211が接続されており、モータ駆動回路211には、DCモータ201が接続されている。モータ駆動回路211とDCモータ201は、組み合わされて駆動部を形成する。CPU210は、モータ駆動回路211を制御することにより、DCモータ201の出力を制御する。
また、CPU210には、角度検出回路217が接続されており、角度検出回路217には、エンコーダ207が接続されている。角度検出回路217とエンコーダ207は、組み合わされて角度検出部を形成する。角度検出回路217は、エンコーダ207から出力されるパルス信号を受信して回転軸203の回転角に変換し、CPU210へ送信する。
同様に、CPU210には、トルク検出回路218が接続されており、トルク検出回路218には、トルクセンサ208が接続されている。トルク検出回路218とトルクセンサ208は、組み合わされてトルク検出部を形成する。トルク検出回路218は、トルクセンサ208から出力される出力信号を受信して回転軸203に生じている回転トルク値に変換し、CPU210へ送信する。
CPU210は、内部にシステムメモリ213を備える。システムメモリ213は、後述する抵抗トルク、許容回転角等の定数、一連の制御を実行させる制御プログラム等を記憶している。CPU210は、これらの定数、プログラム等をシステムメモリ213から適宜呼び出して参照する。
次に、これらの構成により回転ダイヤル205の操作にクリック感を与える制御について説明する。図4は、典型的な回転操作における、トルク検出部が検出する検出トルクと、角度検出部が検出する回転角度の時間経過を示す図である。図4(a)は、横軸に時間(s)を、縦軸にトルク(N・m)を表す。図4(b)は、横軸に、図4(a)と同一のスケールの時間(s)を、縦軸に回転角度(度)を表す。以下の説明においては、ユーザが回転ダイヤル205を一方向に回転する場合について説明する。
ユーザは、時間0で回転ダイヤル205に負荷を加え始める。そして、時間経過に合せて、徐々に加える力を増大させる。CPU210は、継続的に角度検出部とトルク検出部の検出結果を取得して、ユーザの負荷に抗してDCモータ201の駆動力を増大させる。つまり、CPU210は、ユーザによる負荷とDCモータ201の駆動力が釣り合うようにフィードバック制御を行う。したがって、この期間は、図4(b)に示されるように、回転ダイヤル205は、当初の回転角度(0度)を維持したままである。
トルクセンサ208は、上述のように例えば、回転軸203に対して逆向きに同じ大きさのトルクで加えられるDCモータ201の駆動力とユーザの負荷とによって発生する回転軸203の歪みを電気信号として出力する。そして、CPU210は、トルク検出回路によって換算されるトルクTNが、予めシステムメモリ213に記憶されている抵抗トルクT0(図においては6.0(N・m))に到達するかを監視する。図示するように、抵抗トルクT0に到達するまでの、時間0から時間t1までが抵抗期間として定義される。
検出されるトルクTNが抵抗トルクT0に到達したら、CPU210は、DCモータ201の駆動力を例えば半分程度に低減する。このとき、ユーザは継続的に回転ダイヤル205に負荷を加え続けているので、回転軸203に対する釣り合いは解け、回転ダイヤル205は、ユーザが負荷を加えている方向に回転する。そして、CPU210は、角度検出部から得られる回転角度が許容回転角R0(図においては15(度))に到達するかを監視する。図示するように、許容回転角R0に到達するまでの、時間t1から時間t2までが脱抵抗期間として定義される。
回転角度が許容回転角R0に到達したら、CPU210は、DCモータ201の駆動力を、例えば抵抗トルクT0の1.3倍程度に瞬時に増加する。すると、DCモータ201の駆動による突然の抵抗力により、回転ダイヤル205の回転は停止させられる。つまり、CPU210は、DCモータ201の駆動力を制御することにより、回転ダイヤル205の回転を瞬時に停止させる。このとき、ユーザは、クリック感を感じることになる。図示するように、回転が停止させられるまでの、時間t2から時間t3までがクリック感発生期間として定義される。
なお、CPU210は、この時点で、ユーザから1回の回転入力が有ったものとして、入力信号を発生させる。CPU210は、この入力信号により、例えば、シャッター速度の設定を1/90秒から1/125秒に変更する。
その後、CPU210は、時間t3から時間t4までで定義される移行期間の間、DCモータ201の駆動を停止する。そして、CPU210は、ユーザにより更に次の回転負荷が加えられていることを検出したら、再び抵抗期間を開始して上記の動作を繰り返す。このようにしてユーザは、許容回転角ごとに、クリック感を感じながら入力指示を一眼レフカメラ100に与ええることができる。
次に、以上の動作をCPU210の処理フローとして説明する。図5は、クリック感付与についての制御フローを示すフロー図である。本フローは、抵抗期間に入る前の無操作状態または抵抗期間のいずれかの時点において開始される。
CPU210は、ステップS101において、角度検出部の出力を取得して、回転ダイヤル205の現在の角度RNを検出する。なお、角度RNは、回転ダイヤル205が予め設定された基準位置に存在するときを0度とする絶対角度で表される。そこで、抵抗期間における回転ダイヤル205の回転角を記憶すべく、CPU210は、ステップS102において、検出した角度RNを停止角度R1に代入する。
続けて、CPU210は、ステップS103において、トルク検出部の出力を取得して、現在のトルクTNを検出する。ステップS104に進み、CPU210は、検出したトルクTNが抵抗トルクT0を下回っているか否かを判断する。
下回っていると判断した場合は、ステップS105へ進み、CPU210は、再び角度検出部の出力を取得して、回転ダイヤル205の現在の角度RNを検出する。そして、ステップS106において、CPU210は、検出した角度RNがステップS102で規定した停止角度R1と等しいか否かを判断する。等しくないと判断したら、ステップS107へ進む。
検出したトルクTNが抵抗トルクT0を下回っている抵抗期間においては、回転ダイヤル205は回転してはならない。しかしながら、検出した角度RNが停止角度R1と等しくないということは、回転ダイヤル205が回転していることを表す。つまり、ユーザが加える負荷とDCモータ201の駆動力が釣り合っていないことがわかる。そこで、CPU210は、回転方向を検出して、その方向の回転力に抗すべく、DCモータ201の駆動トルクを調整する。つまり、回転ダイヤル205が回転しないようにフィードバック制御を行う。
CPU210は、駆動トルクの調整を実行した後に、再びステップS103へ戻る。また、ステップS106で、検出した角度RNと停止角度R1が等しいと判断した場合は、ステップS107を経由することなくす103へ戻る。なお、ステップS103からステップS107は高速に繰り返されるので、回転ダイヤル205が回転したとしても微小角であり、ユーザには感知されない程度である。
CPU210は、ステップS104で、検出したトルクTNが抵抗トルクT0に達したと判断したら、ステップS108へ進む。CPU210は、脱抵抗期間に移行したと判断して、ステップS108において、DCモータ201の駆動トルクを0.5T0とする。すると、回転ダイヤル205はユーザが与える負荷の方向に回転を始めるので、CPU210は、ステップS109で、回転ダイヤル205の現在の角度RNを検出する。続けてCPU210は、ステップS110で、現在の角度RNが停止角度R1に許容回転角R0を加えた角度に到達したか否かを判断する。到達していない場合は、再びステップS109へ戻る。
到達した場合は、ステップS111へ進む。CPU210は、ステップS111において、DCモータ201の駆動トルクを1.3T0とする。つまり、クリック感発生期間として、回転ダイヤル205の回転を急停止させる。その後、ステップS112において、CPU210は、DCモータ201の駆動トルクを0とする。つまり、駆動を一旦停止させる。引き続いて、CPU210は、ステップS113で、再び現在のトルクTNを検出し、ステップS114で、トルクTNが0以上であるか否かを判断する。
トルクTNが0以上であれば、ユーザから更なる入力を受けているものとして再びステップS101へ戻る。一定期間の間トルクTNが0であれば、一連の処理を終了して、例えばスリープモードへ移行する。
以上の例においては、脱抵抗期間における駆動トルクとして0.5T0を採用したり、クリック感発生期間における駆動トルクとして1.3T0を採用したが、もちろん、他の駆動トルクを適宜採用しても良い。また、アクチュエータとしてはDCモータ以外の、例えば超音波モータ、ステッピングモータなどを用いることもできる。
また、抵抗トルクT0の値を変更できるように構成しても良い。例えば、CPU210は、ユーザから受け付ける種類の異なる入力ごとに、換言すれば、操作部材の操作によって実行される機能ごとに抵抗トルクT0を変更すれば、それぞれの入力に対して異なったクリック感を付与することができる。より具体的には、ユーザが同一操作部材であるメインコマンドダイヤル110を操作する場合であっても、CPU210は、シャッター速度の入力を受け付けるときと絞り値の入力を受け付けるときで異なったクリック感を付与することができるので、ユーザは、直感的に入力対象を把握することができる。また、抵抗トルクT0の設定を、例えばメニュー画面からユーザが行えるように構成しても良い。このように構成することで、ユーザは自らの好みに合わせて一眼レフカメラ100をカスタマイズすることができる。
また、上記の実施形態においては、便宜上、一方向の回転について説明したが、もちろん時計回りおよび反時計回りの両方向に対して同様に適用することができる。すなわち、CPU210は、上述のステップS103においてトルク検出部を用いてトルクTNを検出する場合に、トルクの大きさだけでなく向きも検出すれば、ユーザがいずれの方向に負荷を加えているかを判断できる。したがって、両方向の回転に対してクリック感を付与する場合は、回転角の監視および駆動トルク制御を、ユーザが加える負荷の向きに合わせて実行すれば良い。
また、CPU210は、回転方向によって抵抗トルクT0を変更しても良い。このように構成すれば、ユーザは、操作感覚によって回転方向を認識することができるので、誤入力の防止が期待できる。
また、CPU210は、操作部材が連続して操作されたと判断した場合に、抵抗トルクT0を変更しても良い。具体的には、CPU210は、ステップS112からステップS114(YES)の時間を計測し、この時間が予め定められた閾値よりも短ければ連続して操作されているものと判断して、次からの入力に対して連続操作時における抵抗トルクT0'を適用する。抵抗トルクT0'は、単発操作時における抵抗トルクT0よりも小さいことが好ましい。このように設定すれば、連続操作時においてクリック感が円滑な操作の妨げとなることがない。逆に、連続操作が適切でない入力に対しては、抵抗トルクT0'を、抵抗トルクT0よりも大きくすれば良い。このように設定すれば、ユーザに誤入力に対する注意を喚起することができる。
また、抵抗トルクT0の変更と同様に、許容回転角R0の値を変更できるように構成しても良い。例えば、CPU210は、ユーザから受け付ける種類の異なる入力ごとに、換言すれば、操作部材の操作によって実行される機能ごとに許容回転角R0を変更すれば、それぞれの入力に対して異なったクリック感を付与することができる。より具体的には、ユーザが同一操作部材であるメインコマンドダイヤル110を操作する場合であっても、CPU210は、露出補正の入力を受け付けるときと調光補正の入力を受け付けるときで異なったクリック感を付与することができるので、ユーザは、直感的に入力対象を把握することができる。また、許容回転角R0の設定を、例えばメニュー画面からユーザが行えるように構成しても良い。このように構成することで、ユーザは自らの好みに合わせて一眼レフカメラ100をカスタマイズすることができる。
また、CPU210は、回転方向によって許容回転角R0を変更しても良い。このように構成すれば、ユーザは、操作感覚によって回転方向を認識することができるので、誤入力の防止が期待できる。
また、CPU210は、操作部材が連続して操作されたと判断した場合に、許容回転角R0を変更しても良い。具体的には、CPU210は、連続操作がされていると判断した場合に連続操作時における許容回転角R0'を適用する。許容回転角R0'は、単発操作時における許容回転角R0よりも小さいことが好ましい。このように設定すれば、連続操作時において少ない回転角により目的の設定値に即座に到達できる。逆に、連続操作が適切でない入力に対しては、許容回転角R0'を、許容回転角R0よりも大きくすれば良い。このように設定すれば、ユーザに誤入力に対する注意を喚起することができる。もちろん、抵抗トルクT0の変更と許容回転角R0の変更を組み合わせて実行できるように構成しても良い。
また、上記の説明においては、メインコマンドダイヤル110を代表例として説明したが、もちろん電源スイッチ130、レリーズモードダイヤル140等の、一定の角度において往復揺動させるタイプの操作ユニットも同様に適用し得る。往復揺動させる操作ユニットには、360度以下の角度の範囲で回転ダイヤルを回転させるように、回転が制限される端が存在する。したがって、CPU210がこのタイプの操作ユニットを制御する場合、CPU210は、端となる角度において、それ以上回転ダイヤルが回転しないように、DCモータ201の駆動トルクを制御すれば良い。
上述のように、レリーズモードダイヤル140において、連写撮影モードから使用頻度の低いセルフタイマー撮影モードへの回転角を、単写撮影モードと連写撮影モードの間の回転角よりも大きくする場合は、CPU210は、それぞれに適用する許容回転角を変更すれば良い。同時に、連写撮影モードからセルフタイマー撮影モードへ移行する抵抗トルクを、単写撮影モードと連射撮影モード間の移行における抵抗トルクよりも大きくしても良い。また、セルフタイマー撮影モードから連写撮影モードへ移行する抵抗トルクは、連写撮影モードからセルフタイマー撮影モードへ移行する抵抗トルクよりも小さくして良い。すなわち、使用頻度の低い機能への移行に対しては、使用頻度の高い機能への移行または使用頻度の高い機能間の移行よりも、抵抗トルクを大きくしても良く、また、許容回転角を大きくしても良い。
また、上記の実施形態においては、操作ユニットの適用例について、一眼レフカメラ100を説明したが、もちろん他の電子機器であっても良い。他の電子機器としては、コンパクトデジタルカメラ、ミラーレスカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置に止まらず、携帯電話、ゲーム機器などの携帯端末、その他据え置き型の各種装置などが挙げられる。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
100 一眼レフカメラ、101 外装部材、102 開口部、110 メインコマンドダイヤル、120 サブコマンドダイヤル、130 電源スイッチ、140 レリーズモードダイヤル、201 DCモータ、202 中間ユニット、203 回転軸、204 軸受、205 回転ダイヤル、206 ギヤトレイン、207 エンコーダ、208 トルクセンサ、209 接続線、210 CPU、211 モータ駆動回路、213 システムメモリ、217 角度検出回路、218 トルク検出回路、900 指
Claims (13)
- 出力軸としての回転軸を有する駆動部と、
前記回転軸に連接された操作部材と、
前記回転軸の回転角を検出する角度検出部と、
前記回転軸の回転トルクを検出するトルク検出部と、
前記角度検出部および前記トルク検出部の検出結果に基づいて前記駆動部を駆動することにより、前記操作部材の操作に対してクリック感を与える制御を実行する制御部と
を備える操作ユニット。 - 前記制御部は、ユーザにより前記操作部材が操作されて負荷が加えられても、前記トルク検出部が予め定められた抵抗トルクを検出するまでは、前記回転軸が回転しないように前記駆動部を駆動し、前記トルク検出部が前記抵抗トルクを検出したら、前記駆動部の駆動力を低減して前記回転軸を前記ユーザの操作方向に回転させる請求項1に記載の操作ユニット。
- 前記制御部は、前記駆動部の駆動力を低減して前記回転軸を回転させ始めてからの回転角が予め定められた許容回転角に到達したことを前記角度検出部が検出したら、前記駆動部の駆動力を増加して前記回転軸の回転を停止させる請求項2に記載の操作ユニット。
- 前記制御部は、前記抵抗トルクを変更できる請求項3に記載の操作ユニット。
- 前記制御部は、前記操作部材の操作によって実行される機能に基づいて、前記抵抗トルクを変更する請求項4に記載の操作ユニット。
- 前記制御部は、前記操作部材が操作される操作方向に基づいて、前記抵抗トルクを変更する請求項4または5に記載の操作ユニット。
- 前記制御部は、前記操作部材が連続して操作されているか否かに基づいて、前記抵抗トルクを変更する請求項4から6のいずれか1項に記載の操作ユニット。
- 前記制御部は、前記許容回転角を変更できる請求項3から7のいずれか1項に記載の操作ユニット。
- 前記制御部は、前記操作部材の操作によって実行される機能に基づいて、前記許容回転角を変更する請求項8に記載の操作ユニット。
- 前記制御部は、前記操作部材が操作される操作方向に基づいて、前記許容回転角を変更する請求項8または9に記載の操作ユニット。
- 前記制御部は、前記操作部材が連続して操作されているか否かに基づいて、前記許容回転角を変更する請求項8から10のいずれか1項に記載の操作ユニット。
- 前記制御部は、前記操作部材の操作によって実行される機能、前記操作部材が操作される操作方向および前記操作部材が連続して操作されているか否かの少なくともいずれかに基づいて、前記クリック感を変更する請求項1から11のいずれか1項に記載の操作ユニット。
- 請求項1から12のいずれか1項に記載の操作ユニットを備える電子機器。
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