JP2015018523A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】違和感を減少させて操作性を向上させることができる入力装置を提供すること。
【解決手段】入力装置１００は、利用者の手が接触する操作ノブ３０およびレバー３２と、操作ノブ３０に接触する手の部位を特定する接触部位特定部４２と、操作ノブ３０を振動させる振動発生部２０と、接触部位特定部４２によって特定された部位に対応して振動発生部２０によって発生する振動の程度を可変設定する振動設定部２２とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、利用者の手で操作を行って各種入力を行う入力装置に関する。

従来から、抵抗膜方式のタッチパネル等を用いて抵抗膜の接触する面積から接触抵抗値を算出し、この接触抵抗値に基づいて入力時の押圧力を決定し、押圧力に応じた振動動作の駆動を振動発生手段に指令するようにした入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５−２７５６３２号公報

ところで、上述した特許文献１に開示された入力装置では、接触面積に基づいて振動の大きさが決まるため、手の部位が異なっても接触面積が同じであれば同じ大きさの振動が発生する。しかし、一般には手の部位が異なれば、例えば指先と手のひらでは同じ振動の大きさであっても振動の感じ方が異なり、一定の操作感が得られずに違和感が生じ、操作性が悪いという問題があった。具体的には、指先については振動に対して敏感であり、手のひらについては振動に対して鈍感であり、一方を基準にして振動の大きさを設定すると他方については振動の程度が過大あるいは過小であると使用者が感じることになる。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、違和感を減少させて操作性を向上させることができる入力装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の入力装置は、利用者の手が接触する操作部と、操作部に接触する手の部位を特定する接触部位特定手段と、操作部を振動させる振動発生手段と、接触部位特定手段によって特定された部位に対応して、振動発生手段によって発生する振動の程度を可変設定する振動設定手段とを備えている。

操作部を触る手の部位に応じて振動の強弱を設定することができるため、振動の感じ方が異なる手の部位毎に振動の程度を設定して一定の操作感を実現することができ、操作部を操作する際の違和感を減少させて操作性を向上させることが可能となる。

また、利用者の手と操作部が含まれる撮像範囲を撮像する撮像手段をさらに備え、接触部位特定手段は、撮像手段による撮像によって得られた画像に基づいて、操作部に接触する手の部位を特定することが望ましい。操作部と利用者の手の両方が含まれる範囲を撮像することにより、操作している手の部位を容易に特定することができる。

また、上述した操作部に接触する手の部位の接触面積を判定する接触面積判定手段をさらに備え、振動設定手段は、接触面積判定手段によって判定された接触面積を加味して、振動発生手段によって発生する振動の程度を可変設定することが望ましい。これにより、接触面積の違いによる影響を反映させた振動の強弱設定を行うことができる。例えば、同じ部位でも広い面積で操作部に振れる場合には小さい面積で振れる場合に比べて振動を感じやすいため、このような場合には振動を弱めることにより、違和感の発生を防止することができる。反対に、同じ部位でも小さい面積で操作部に振れる場合には広い面積で振れる場合に比べて振動を感じにくくなるため、このような場合には振動を強めることにより、違和感の発生を防止することができる。

また、上述した振動設定手段は、指先と手のひらについて比較したときに、指先に対応する振動を弱く、手のひらに対応する振動を強く設定することが望ましい。一般に、指先の方が手のひらよりも振動を感じやすいため、指先で操作する場合の方が振動を弱くすることで、一定の操作感を得ることが可能となる。

また、上述した振動設定手段は、振動の発生パターンおよび振幅の少なくとも一方を可変することにより、振動発生手段によって発生する振動の程度を可変設定することが望ましい。これにより、振動の強弱を任意に設定することが可能となる。

また、車載機器に対して利用者が操作指示を行うために入力装置が用いられることが望ましい。これにより、車載機器に対して操作指示を行う際の操作の違和感をなくして操作性を向上させることが可能となる。

一実施形態の車載システムの構成を示す図である。 操作ノブの具体例を示す図である。 利用者が操作ノブを操作した場合の入力装置の動作手順を示す流れ図である。 利用者が操作ノブを操作した場合の入力装置の変形例の動作手順を示す流れ図である。

以下、本発明の入力装置を適用した一実施形態の車載システムについて、図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の車載システムの構成を示す図である。図１に示す車載システムは、入力装置１００、表示装置２００、ナビゲーション装置３００、オーディオ装置３１０、ラジオ受信機３２０、エアコン３３０を含んで構成されている。入力装置１００は、利用者が操作することにより、操作対象の車載機器としてのナビゲーション装置３００、オーディオ装置３１０、ラジオ受信機３２０、エアコン３３０のそれぞれに対して各種の動作指示を与えるためのものである。本実施形態では、各種の車載機器に対応して一つの入力装置１００が設けられており、各車載機器に異なる内容の動作指示が与えられる。また、表示装置２００は、入力装置１００を用いて利用者が操作を行う際の操作画面やナビゲーション装置３００の出力画像等を表示する。なお、操作対象の車載機器は、一例であって、必ずしも複数の車載機器が操作対象である必要はなく、一つの車載機器が操作対象であってもよい。また、ナビゲーション装置３００、オーディオ装置３１０、ラジオ受信機３２０、エアコン３３０の一部あるいは全部を他の車載機器に置き換えたり、一部を削除したり、別の車載機器を追加するようにしてもよい。また、表示装置２００をそれぞれの車載機器に対応して設けるようにしてもよい。

上述した入力装置１００、表示装置２００、ナビゲーション装置３００、オーディオ装置３１０、ラジオ受信機３２０およびエアコン３３０のそれぞれは、車内バスを介して接続されており、相互に各種のデータが送受信される。

入力装置１００は、制御部１０、振動発生部２０、振動設定部２２、操作ノブ３０、位置検出部３４、カメラ４０、接触部位特定部４２、接触センサー５０、接触面積判定部５２を備えている。

操作ノブ３０は、レバー３２の一方端に取り付けられた操作部であり、利用者の手（指先や手のひら）が接触する。操作ノブ３０は、例えば図２に示す略台形形状を有しており、利用者が手のひら全体で操作することができるが、利用者によっては指先のみで操作する場合もある。操作ノブ３０を操作することにより、レバー３２の基本位置を中心にして前後左右への傾倒操作や、押し込むプッシュ操作などを行うことができる。位置検出部３４は、例えばレバー３２に取り付けられており、操作ノブ３０の位置（傾斜角、プッシュ方向の位置）を検出する。

振動発生部２０は、所定の振動パターンおよび振幅で操作ノブ３０を振動させる。振動発生部２０は、例えばレバー３２の他方端近傍に取り付けられている。振動設定部２２は、操作ノブ３０に接触する利用者の手の部位に対応して、振動発生部２０によって発生する振動の程度を可変設定する。例えば、振動パターンおよび振幅の少なくとも一方を変更することにより、振動の程度を可変設定することができる。

カメラ４０は、利用者の手と操作ノブ３０が含まれる撮像範囲を撮像する。接触部位特定部４２は、カメラ４０による撮像によって得られた画像に基づいて操作ノブ３０に接触する利用者の手の部位を特定する。

接触センサー５０は、操作ノブ３０の表面であって利用者の手が接触する領域全体を被検出範囲としており、利用者の手が操作したことを検出する。例えば、抵抗膜の接触する面積に対応する接触抵抗値の変化を検出する方式や、被検出範囲に配置された多数のセンシング素子を用いる方式などが考えられるが、既存の各種の手法を用いることができる。接触面積判定部５２は、接触センサー５０による検出結果に基づいて、操作ノブ３０に接触する手の部位の接触面積を判定する。

制御部１０は、ナビゲーション装置３００等から送られてくる情報に基づいて操作種別を設定するとともに、この設定した操作種別に対応した操作結果出力動作の制御を行う。例えば、代表的な操作種別として、「ボリューム操作」、「上下移動」、「左右移動」等が設定される。実際に操作ノブ３０を操作したときにこの操作状況に応じた出力値を作成して入力装置１００から出力する必要があり、制御部１０は、この出力値を作成する操作結果出力動作を行う。例えば、操作種別として「上下移動」が設定された場合には、操作ノブ３０が利用者の操作によって上方向あるいは下方向に動かされてレバー３２が所定の傾斜角以上に傾倒したときに、その傾斜方向を示す出力値が作成される。

上述した操作ノブ３０、レバー３２が操作部に、カメラ４０、接触部位特定部４２が接触部位特定手段に、カメラ４０が撮像手段に、振動発生部２０が振動発生手段に、振動設定部２２が振動設定手段に、接触センサー５０、接触面積判定部５２が接触面積判定手段にそれぞれ対応する。

本実施形態の入力装置１００はこのような構成を有しており、次に、利用者が操作ノブ３０を動かして何らかの操作を行った際に、操作を受け付けたことを操作ノブ３０を振動させて利用者に通知する動作について説明する。

図３は、利用者が操作ノブ３０を操作した場合の入力装置１００の動作手順を示す流れ図である。カメラ４０によって利用者の手と操作ノブ３０が含まれる撮像範囲が撮像され（ステップ１００）、接触部位特定部４２は、撮像された画像に基づいて、操作ノブ３０を操作している利用者の手の部位を特定する（ステップ１０２）。次に、制御部１０は、ステップ１０２によって特定された結果に基づいて、操作ノブ３０が利用者の手で操作されたか否かを判定する（ステップ１０４）。操作ノブ３０に利用者の手が全く重なっていない場合には否定判断が行われ、操作ノブ３０が利用者の手で操作されなかったものとして判断され、ステップ１００に戻ってカメラ４０による撮像動作が繰り返される。

また、操作ノブ３０に利用者の手の少なくとも一部が重なっている場合にはステップ１０４の判定において肯定判断が行われる。なお、実際には、操作ノブ３０に利用者の手の少なくとも一部が重なっている場合であっても、必ずしも操作ノブ３０が利用者によって操作されたことにはならないが、本実施形態では、操作ノブ３０が利用者によって操作されたとみなしてその後の処理を行っている。

次に、振動設定部２２は、特定された利用者の手の部位（操作ノブ３０を操作している使用者の手の部位）に対応するように、振動の発生パターンおよび振幅の少なくとも一方を設定する（ステップ１０６）。例えば、利用者の指先が特定された場合は振動の程度が軽くなるように、反対に、利用者の手のひらが特定された場合は振動の程度が強くなるように、振動の発生パターンおよび振幅の少なくとも一方が設定される。一般に、人の手は、指先に近づくほど振動に対して敏感であり、手首に近づくほど振動に対して鈍感になるため、本実施形態では、振動に対して敏感な部位については振動の程度を弱く、反対に、振動に対して鈍感な部位については振動の程度を強く設定するものとする。

次に、制御部１０は、操作ノブ３０が実際に操作されたか否かを判定する（ステップ１０８）。ここで、「操作ノブ３０が実際に操作される」とは操作ノブ３０を用いて何らかの入力を行うことを意味しており、制御部１０によって設定された操作種別に対応した操作が行われ、制御部１０によってこの操作に対応する出力値が作成される状態を指している。例えば、押しボタンスイッチやカーソルキーと同等の操作を入力装置１００を用いて行う場合を考えると、押しボタンスイッチやカーソルキーが押された場合が「操作ノブ３０が実際に操作される」状態に対応する。操作ノブ３０が実際に操作されない場合にはステップ１０８の判定において否定判断が行われ、ステップ１００に戻ってカメラ４０による撮像動作が繰り返される。

また、操作ノブ３０が実際に操作されるとステップ１０８の判定において肯定判断が行われる。次に、振動発生部２０は、ステップ１０６において設定された振動の発生パターンおよび振幅（どちらか一方が設定された場合には、他方についてはそれ以前の設定内容が用いられる）で振動を発生させる（ステップ１１０）。この振動は、レバー３２を介して操作ノブ３０に伝達され、操作ノブ３０に接触している利用者の手の部位に、この手の部位に対応した大きさの振動が伝わる。

図４は、利用者が操作ノブ３０を操作した場合の入力装置１００の変形例の動作手順を示す流れ図である。図４に示す動作手順は、図３に示した動作手順に対して、ステップ１０５を追加した点が主に異なっている。以下では、この追加された内容に着目して説明を行う。

操作ノブ３０に利用者の手の少なくとも一部が重なっていてステップ１０４の判定において肯定判断が行われると、次に、接触面積判定部５２は、接触センサー５０による検出結果に基づいて、操作ノブ３０に接触する手の部位の接触面積を判定する（ステップ１０５）。

次に、振動設定部２２は、操作ノブ３０に接触している利用者の手の部位とこの部位の接触面積との組み合わせに対応するように、振動の発生パターンおよび振幅の少なくとも一方を設定する（ステップ１０６）。例えば、利用者の指先が特定された場合は振動の程度が軽くなるように、反対に、利用者の手のひらが特定された場合は振動の程度が強くなるように、振動の発生パターンおよび振幅の少なくとも一方が設定される。また、同じ部位でも接触面積が広いほど振動を感じやすくなることから、接触面積が広いほど振動の程度が軽くなるように、反対に、接触面積が狭いほど振動の程度が強くなるように、振動の発生パターンおよび振幅の少なくとも一方が設定される。

このように、本実施形態の入力装置１００では、操作ノブ３０を触る利用者の手の部位に応じて振動の強弱を設定することができるため、振動の感じ方が異なる手の部位毎に振動の程度を設定して一定の操作感を実現することができ、操作ノブ３０を操作する際の違和感を減少させて操作性を向上させることが可能となる。

また、カメラ４０による撮像によって得られた画像に基づいて、操作ノブ３０に接触する手の部位を特定しており、操作ノブ３０と利用者の手の両方が含まれる範囲を撮像することにより、操作している手の部位を容易に特定することができる。

また、接触面積判定部５２によって判定された接触面積を加味して、振動発生手段によって発生する振動の程度を可変設定している。これにより、接触面積の違いによる影響を反映させた振動の強弱設定を行うことができる。例えば、同じ部位でも広い面積で操作ノブ３０に振れる場合には小さい面積で振れる場合に比べて振動を感じやすいため、このような場合には振動を弱めることにより、違和感の発生を防止することができる。反対に、同じ部位でも小さい面積で操作ノブ３０に振れる場合には広い面積で振れる場合に比べて振動を感じにくくなるため、このような場合には振動を強めることにより、違和感の発生を防止することができる。

特に、振動設定部２０は、指先と手のひらについて比較したときに、指先に対応する振動を弱く、手のひらに対応する振動を強く設定している。一般に、指先の方が手のひらよりも振動を感じやすいため、指先で操作する場合の方が振動を弱くすることで、一定の操作感を得ることが可能となる。

また、振動設定部２０は、振動の発生パターンおよび振幅の少なくとも一方を可変することにより、振動発生部２０によって発生する振動の程度を可変設定しており、振動の強弱を任意に設定することが可能となる。

また、車載機器（ナビゲーション装置３００、オーディオ装置３１０、ラジオ受信機３２０、エアコン３３０など）に対して利用者が操作指示を行うために入力装置１００を用いており、これにより、車載機器に対して操作指示を行う際の操作の違和感をなくして操作性を向上させることが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、接触センサ５０を用いて利用者の手が操作ノブ３０に接触する面積を判定したが、カメラ４０による撮像によって得られた画像を解析して接触面積を判定するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、車両に搭載された各種の車載機器を操作するための入力装置１００について説明したが、車両以外に設置された各種の機器を操作するための入力装置について本発明を適用することができる。

また、上述した実施形態では、図２に示す形状を有する操作ノブ３０を操作する入力装置１００について説明したが、操作ノブ３０の形状は入力装置の設置場所や操作対象となる機器に応じて適宜変更することができる。また、操作内容（レバー３２の傾倒操作やプッシュ操作）は適宜変更することができる。例えば、これらの操作の一部を省略したり、回転操作を追加する場合などが考えられる。

また、上述した実施形態では、操作ノブ３０を有する操作部を考えたが、操作部の形態は操作ノブ３０を有するものに限定されない。例えば、抵抗膜方式等のタッチパネルを操作部としてもよい。この場合には、タッチパネルを操作する利用者の手の部位やこの部位の接触面積に応じて振動の強弱を可変設定することにより、本発明を適用することができる。

上述したように、本発明によれば、操作部を触る手の部位に応じて振動の強弱を設定することができるため、振動の感じ方が異なる手の部位毎に振動の程度を設定して一定の操作感を実現することができ、操作部を操作する際の違和感を減少させて操作性を向上させることが可能となる。

１０ 制御部
２０ 振動発生部
２２ 振動設定部
３０ 操作ノブ
３２ レバー
３４ 位置検出部
４０ カメラ
４２ 接触部位特定部
５０ 接触センサー
５２ 接触面積判定部
１００ 入力装置

Claims (6)

1. 利用者の手が接触する操作部と、
   前記操作部に接触する手の部位を特定する接触部位特定手段と、
   前記操作部を振動させる振動発生手段と、
   前記接触部位特定手段によって特定された部位に対応して、前記振動発生手段によって発生する振動の程度を可変設定する振動設定手段と、
   を備えることを特徴とする入力装置。
2. 請求項１において、
   利用者の手と前記操作部が含まれる撮像範囲を撮像する撮像手段をさらに備え、
   前記接触部位特定手段は、前記撮像手段による撮像によって得られた画像に基づいて、前記操作部に接触する手の部位を特定することを特徴とする入力装置。
3. 請求項１または２において、
   前記操作部に接触する手の部位の接触面積を判定する接触面積判定手段をさらに備え、
   前記振動設定手段は、前記接触面積判定手段によって判定された接触面積を加味して、前記振動発生手段によって発生する振動の程度を可変設定することを特徴とする入力装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項において、
   前記振動設定手段は、指先と手のひらについて比較したときに、指先に対応する振動を弱く、手のひらに対応する振動を強く設定することを特徴とする入力装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項において、
   前記振動設定手段は、振動の発生パターンおよび振幅の少なくとも一方を可変することにより、前記振動発生手段によって発生する振動の程度を可変設定することを特徴とする入力装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項において、
   車載機器に対して利用者が操作指示を行うために用いられることを特徴とする入力装置。

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