JP2015056033A - 操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適当な開始タイミングで情報呈示動作を行うことを可能した操作装置を提供する。
【解決手段】操作装置は、操作部をプッシュ操作可能なプッシュ操作機構と、プッシュ操作機構を介して駆動部により操作部を駆動することで操作感覚を呈示する触覚呈示手段と、操作部の動きを検出する検出部と、起動パルス信号Ｐ_０１及び起動パルス信号よりも小さい所定パルス数の事前振動パルス信号Ｐ_０２に基づいて生成される駆動制御信号、並びに駆動制御信号の出力後に出力するメイン振動パルス信号とにより駆動部を駆動する駆動制御部とを備える。駆動制御部は、駆動制御信号を出力している一定時間の間、検出部の検出信号を無効にするマスク時間ｔ_０１を設け、マスク時間の経過後に検出部の検出信号に基づいてメイン振動パルス信号Ｐ_０３の出力に切り替える。
【選択図】図５

Description

本発明は、操作装置に係り、特に、操作者に触覚刺激操作感触を呈示する機能を有する操作装置に関する。

操作者に情報を伝達する従来の情報呈示装置の一例としては、例えば操作者の指の傾きを利用して方向を呈示する方向呈示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

上記特許文献１記載の従来の方向呈示装置は、独立して上下動可能な複数の可動パネルの上面に指載置板を配置しており、その指載置板をカーナビゲーション装置が表示する画面上の進路方向に対応して傾斜させるように構成されている。この可動パネルを駆動するための可動部は、可動パネルの下方に突出して形成された棒状部材の先端部が駆動モータの回転軸に固定されたカムの外周面に摺動自在に常時当接した状態となっており、駆動モータの正逆回転駆動によりカムを正逆回転させることで可動パネルを上下動可能としている。

特開２０１０−２０４７４１号公報

上記特許文献１記載の従来の方向呈示装置は、可動パネルの棒状部材と駆動モータのカムとを常時当接させた状態から方向呈示動作を開始する構成となっている。そのため、可動パネルをプッシュ操作する場合は、モータのコギングトルクが可動パネルによるプッシュ操作の抵抗力となり、可動パネルの操作感を低下させるという問題点があった。

そこで、可動パネルの方向呈示動作を必要としないときは、可動パネルの棒状部材に当接する位置から棒状部材に当接しない位置に駆動モータのカムを退避させることで、モータのコギングトルクの影響を回避する構成の採用が考えられる。しかしながら、駆動モータのカムが可動パネルの棒状部材に当接していない限りは、駆動モータの回転角度を検出するセンサを備えたとしても、可動パネルの動きは検出されないため、駆動モータの回転駆動に基づいて方向呈示動作の開始タイミングを制御することは困難となる。

一方、センサにより検出された駆動モータの回転角度ではなく、センサにより検出された可動パネルの動きに基づいて方向呈示動作の開始タイミングを制御する駆動は、駆動モータのカムが棒状部材に当接しない位置から棒状部材に当接する位置までの間で、カムの当接による動作以外の動作により可動パネルが動いてしまうと、方向呈示動作の制御の開始タイミングを誤判定してしまうという問題点があった。

従って、本発明の目的は、適当な開始タイミングで情報呈示動作を行うことを可能した操作装置を提供することにある。

［１］本発明は、操作部をプッシュ操作可能なプッシュ操作機構と、前記プッシュ操作機構を介して駆動部により前記操作部を駆動することで操作感覚を呈示する触覚呈示手段と、前記操作部の動きを検出する検出部と、起動パルス信号及び前記起動パルス信号よりも小さい所定パルス数の事前振動パルス信号に基づいて生成される駆動制御信号、並びに前記駆動制御信号の出力後に出力するメイン振動パルス信号により前記駆動部を駆動する駆動制御部と、を備えており、前記駆動制御部は、前記駆動制御信号を出力している一定時間の間、前記検出部の検出信号を無効にするマスク時間を設け、前記マスク時間の経過後に前記検出部の検出信号に基づいて前記メイン振動パルス信号の出力に切り替えることを特徴とする操作装置にある。

［２］上記［１］記載の発明にあって、前記マスク時間は、前記起動パルス信号の出力開始から出力停止までの時間を第１のマスク時間に設定され、前記起動パルス信号の出力開始から前記事前振動パルス信号の出力開始までの時間を第２のマスク時間に設定され、前記第２のマスク時間は、記憶されている過去ｎ回分のマスク時間履歴情報の平均値を算出することで更新されることを特徴とする。

［３］上記［２］記載の発明にあって、前記マスク時間は、前記第１のマスク時間時点の前記検出部の検出値をＨｆｂ_０とし、前記第２のマスク時間時点の前記検出部の検出値をＨｆｂ_１とし、前記第２のマスク時間の経過後の前記検出部の検出値をＨｆｂ_ＳＴとしたとき、（Ｈｆｂ_１−Ｈｆｂ_０）＞Ｈｆｂ_ＳＴに変化するまでの時間を前記第２のマスク時間として設定されることを特徴とする。

［４］上記［２］又は［３］記載の発明にあって、前記駆動制御部は、前記第２のマスク時間時点の前記検出部の検出値Ｈｆｂ_１が前記第２のマスク時間の経過後の前記検出部の検出値Ｈｆｂ_ＳＴよりも多い場合は、前記メイン振動パルス信号を出力し、前記第２のマスク時間時点の前記検出部の検出値Ｈｆｂ_１が前記第２のマスク時間の経過後の前記検出部の検出値Ｈｆｂ_ＳＴよりも少ない場合には、前記メイン振動パルス信号を出力しないように制御することを特徴とする。

［５］上記［２］〜［４］のいずれかに記載の発明にあって、前記マスク時間は、前記第２のマスク時間の前記平均値から補正値を差し引いた値を更新した時間として設定されることを特徴とする。

本発明によれば、適当な開始タイミングで情報呈示動作を行うことが可能となり、操作者が操作部の操作に違和感を覚えることはない。

本発明の第１の実施の形態に係る典型的な触覚呈示装置を備えた操作装置を概略的に示す分解斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、振動フィードバック時における触覚呈示装置の動作を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、触覚呈示装置の構成部品の動作を示す図２に対応した図である。 触覚呈示装置の駆動制御部を中心とした電気系のブロック図である。 駆動制御部の動作例を示す図である。 駆動制御部の処理例を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る触覚呈示装置における駆動制御部の動作例を示す図である。 第２の実施の形態に係る触覚呈示装置における駆動制御部の処理例を示すフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。

［第１の実施の形態］
（操作装置の全体構成）
図１において、全体を示す符号１は、この第１の実施の形態における典型的な触覚呈示装置を備えた操作装置の構成部品を概略的に例示している。この操作装置１は、特に限定されるものではないが、例えば空調装置、オーディオ装置やナビゲーション装置等の車載機器の作動を制御するための操作信号を出力する車両用のタッチパネルに好適に用いられる。

図示例による操作装置１は、例えば車室内の図示しないセンターコンソールなどの運転席周辺部に配置されており、同じく図示を省略したディスプレイに配線を介して接続される。

この操作装置１は、操作者の手指でタッチパネルをタッチ操作すると、例えばタッチパネルの表面上の位置がタッチセンサにより検出され、この位置に対応した位置検出信号がディスプレイ上の項目ボタンを選択決定する遠隔操作式の入力装置として構成される。

この操作装置１は、図１に示すように、プッシュ操作可能なタッチパネル装置２０と、タッチパネル装置２０が操作入力を受け付けた際に、操作者の手指に対して振動刺激操作感（ハプティック感）を呈示する触覚呈示装置４０とを備えている。

下方に向けて開口したケース状に形成された樹脂製のボディ２には、図１に示すように、タッチパネル装置２０及び触覚呈示装置４０のそれぞれの構成部品が組み込まれる。ボディ２の下方開口を覆う樹脂製のカバー体３を図示しないビスにより締付固定することで、タッチパネル装置２０と触覚呈示装置４０とを一体化した操作装置１が構成される。

このボディ２の一側部には、図１に示すように、第１〜第３の３個の操作ノブ５，５，５が一列に設けられる。隣り合う操作ノブ５の間には、絶縁体である樹脂製のセパレータ４，４が介在されるようになっている。このボディ２の他側部には、第４の操作ノブ６が設けられる。この第１〜第４の操作ノブ５，６のそれぞれは、プッシャ５ａ，６ａを介して制御基板７に搭載されたプッシュスイッチ５ｂ，６ｂをオンオフ操作可能に配置される。このプッシュスイッチ５ｂ，６ｂからの操作情報を電子機器へ出力することで電子機器が遠隔操作される。

（タッチパネル装置の構成）
このタッチパネル装置２０は、図１に示すように、平面矩形状のベース２１と枠状のフレーム２２との間に矩形状のタッチセンサ基板２３とシート状のタッチパネル２４とを図示しない両面テープを介して接合した状態で組み付けられる。このベース２１及びフレーム２２は、樹脂材料により形成されている。タッチパネル装置２０の外周部分には、矩形枠状のシールド部材２５が覆うように配置される。このシールド部材２５は、制御基板７の接地回路に電気的に接続される。

このベース２１の上面に凹状に形成された凹部の底面には、図１に示すように、クリック部材２６を介してタッチセンサ基板２３が弾性的に保持される。このクリック部材２６は、弾性変形によりタッチパネル２４に対して変位可能な筒状のラバー材からなり、タッチパネル２４側の内径がベース２１側の内径よりも大きく形成されている。

このフレーム２２は、図１に示すように、上面を開口した枠部２２ａからなる。その枠部２２ａは、額縁状の枠板体と、枠板体の内周縁部から収容部側に向けて延びる筒状の壁部とを有している。

このタッチセンサ基板２３とタッチパネル２４とは、図１に示すように、導電材である導電性テープ２７を介して接続される。

このタッチセンサ基板２３は、図１に示すように、例えば静電容量を検出する静電容量タッチセンサであり、フレキシブルフラットケーブル２８を介して制御基板７に搭載されたコネクタ８に接続される。

一方のタッチパネル２４は、図１に示すように、シール性を有する両面テープ２９を介してフレーム２２の枠板体の裏面に接合され、フレーム２２の枠部２２ａの開口に操作面を露出させた状態で操作可能に配置される。操作部であるタッチパネル２４からの操作情報を電子機器へ出力することで電子機器が遠隔操作される。

このベース２１には更に、図１に示すように、ボディ２に形成された貫通孔に係合する複数の弾性係合片２１ａ，…，２１ａと、ボディ２に形成された案内孔に沿って案内移動する一対の案内片２１ｂ，２１ｂと、タッチパネル２４の往復運動に連動する連結部材である連結片２１ｃとのそれぞれがプッシュ操作機構３０側に向けて延在されている。

（プッシュ操作機構の構成）
このプッシュ操作機構３０は、図１に示すように、ボディ２に回転可能に固定される支持軸３１と、支持軸３１の一端とは一体になって回転するリンク部材３２とを備える。支持軸３１の他端には、リンク部材３２の位置を検出する検出部である板状のエンコーダ３３と、プッシュ操作のオンオフを検出するエンタースイッチ３４とが取り付けられている。

このエンコーダ３３は、図１に示すように、プッシュ操作機構３０側に取り付けられたエンコーダスリット板３３Ａと、制御基板７側に取り付けられたフォトインタラプタ３３Ｂとから構成されたロータリエンコーダである。エンコーダスリット板３３Ａは、タッチパネル装置２０のベース２１の上下移動に伴い回転するので、ベース２１に固定されている操作部としてのタッチパネル２４の動きを高分解能で検出する。

このエンタースイッチ３４は、図１に示すように、プッシュ操作機構３０側に取り付けられたエンタースイッチ板３４Ａと、制御基板７側に取り付けられたフォトインタラプタ３４Ｂから構成されている。エンタースイッチ板３４Ａは、支持軸３１に取り付けられているので、ベース２１に固定されているタッチパネル２４のエンター動作を検出する。エンタースイッチ３４の検出信号は、図４に示すように、制御部１１０へ入力される。

このプッシュ操作機構３０は更に、図１に示すように、プッシュ操作時におけるタッチパネル２４の傾き動作を抑制するスタビライザ３５を備える。このスタビライザ３５の両端は、支持軸３１とは交差して、タッチパネル装置２０の一対の案内片２１ｂのそれぞれに取り付けられることで、支持軸３１の軸回りの傾き動作を抑制するようになっている。

このリンク部材３２には、図１に示すように、トーションバネ３６が取り付けられる。このトーションバネ３６は、リンク部材３２を一方向に向けて常に付勢するように構成される。支持軸３１及びトーションバネ３６は、金属材料からなり、リンク部材３２は、樹脂材料により形成されている。

このリンク部材３２は、図２（ａ）〜図３（ａ）に示すように、支持軸挿入用孔３２ｂを有するドーナツ状の基部３２ａと、基部３２ａの外周面両側に突出して形成された一対のアーム部３２ｃ，３２ｃとを有する。この基部３２ａの偏心位置には、連結ピン３２ｄが突出している。

このリンク部材３２の連結ピン３２ｄは、図２（ａ）〜図３（ａ）に示すように、タッチパネル装置２０のベース２１の連結片２１ｃに形成されたピン係止孔２１ｄ内を往復動（往復微動）可能に連結される。この連結ピン３２ｄと連結片２１ｃとの連結により、リンク部材３２は、タッチパネル装置２０のプッシュ操作に連動してプッシュ操作機構３０の支持軸３１を回転中心として正逆回転する。この連結片２１ｃのピン係止孔２１ｄとは反対側の部位は、触覚呈示装置４０とは干渉しないように切欠して形成されている。

（触覚呈示装置の構成）
この第１の実施の形態における基本構成は、操作部であるタッチパネル２４にメイン振動を付与することで、操作者の手指に操作感覚を呈示する触覚呈示手段を備えた触覚呈示装置４０にある。従って、上記のように構成された操作装置１は、この第１の実施の形態に係る一構成例を示しており、その構成部品の形状や構造などは、図示例に限定されるものではない。

この触覚呈示装置４０は、プッシュ操作機構３０を介して操作者の手指に触覚刺激操作感触を呈示する触覚呈示手段を備える。この触覚呈示手段は、図１に示すように、プッシュ操作機構３０のリンク部材３２と駆動伝達機構４１とにより主に構成される。この駆動伝達機構４１は、駆動部とカム機構とを備える。

この駆動部である正逆回転可能なモータ４２は、図１に示すように、ハウジング４４に保持されており、このハウジング４４が図示しないビスを介してボディ２に締付固定される。このモータ４２は、制御基板７に電気的に接続されるコードを有するターミナル４５と、モータ４２に帯電した静電気を制御基板７の接地回路に逃がすグランドクリップ４６とを介して電気的に接続される。

一方のカム機構は、図１に示すように、モータ４２の出力軸に固定された回転カム部材であるカムプレート４３を備えている。

プッシュ操作機構３０と触覚呈示装置４０とが常に連結したままの状態にあるときは、プッシュ操作機構３０のリンク部材３２と触覚呈示装置４０のカムプレート４３とがプッシュ操作機構３０のプッシュ操作の抵抗力となり、操作感を損なうことになるので好ましくない。

図示例にあっては、リンク部材３２とカムプレート４３との連結を解除する構成が設けられている。このカムプレート４３は、図２（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、リンク部材３２に駆動を伝達する伝達位置とリンク部材３２に駆動を伝達しない非伝達位置とに回転可能に構成されている。ハプティック感の発生を必要としないときは、触覚呈示装置４０をプッシュ操作機構３０から退避する位置に停止させている。

このカムプレート４３は、図２（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、モータ４２の往復回転運動をタッチパネル装置２０の往復微動運動に変換する運動変換部材である。カムプレート４３の外面には、第１カム面４３ａ及び第２カム面４３ｂがモータ４２の出力軸を対称に形成されている。図示例では、第１カム面４３ａ及び第２カム面４３ｂのそれぞれは、インボリュート曲線形状に形成されている。

この第２カム面４３ｂは、図２（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、リンク部材３２のカムプレート対向側のアーム部３２ｃからなるカムフォロア面３２ｅに当接しつつ所定の角度をもって回転するように構成されている。

（駆動制御部の構成）
図４を参照すると、同図には、触覚呈示装置４０を駆動制御する駆動制御部１００の一構成例が例示されている。この駆動制御部１００は、制御部１１０及び駆動回路１２０により構成されている。

この制御部１１０は、例えば記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算及び処理等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等の各種の構成要素を有するマイクロコンピュータにより構成されており、電圧及びパルス幅を変化させることで生成した駆動制御信号Ｖｃを出力するアナログ信号出力部を有する。

この駆動制御部１００により通電制御されるモータ４２は、図４に示すように、制御部１１０から出力される駆動制御信号Ｖｃに基づいて駆動回路１２０から供給されるモータ駆動電流Ｉｄにより回転駆動される。この駆動制御信号Ｖｃは、起動パルス信号Ｐ_０１と、起動パルス信号Ｐ_０１よりも小さい所定のパルス数を有する事前振動パルス信号Ｐ_０２とに基づいて生成される。

この駆動制御部１００は、図４に示すように、駆動制御信号Ｖｃによりモータ４２を間欠駆動させる。この駆動制御信号Ｖｃによる駆動は、カムプレート４３の第１カム面４３ａがリンク部材３２のカムフォロア面３２ｅに当接するまでの間の第１カム面４３ａとカムフォロア面３２ｅとの間隙（ガタ）を詰めるガタ詰め動作のための信号に基づいて行われる。

この制御部１１０には、図４に示すように、タッチパネル２４からの座標情報、プッシュスイッチ５からのプッシュ情報、及びエンコーダ３３並びにエンタースイッチ３４からの角度情報が入力される。これらの情報と、記憶された情報とに基づいて駆動回路１２０を介してモータ４２を通電制御することで、図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態に至る事前振動制御において、駆動制御信号Ｖｃによりガタ詰め動作が行われる。

このガタ詰め動作後に、図３（ｃ）に示すように、カムプレート４３の第１カム面４３ａがリンク部材３２のカムフォロア面３２ｅに当接した状態で、移動量Ｌをもってタッチパネル２４を上方向へ押し上げるメイン振動制御が行われる。

（駆動制御部の動作）
ここで、図５を参照すると、同図には、駆動制御部１００の動作例が例示されている。同図において、駆動制御信号Ｖｃは、起動パルス信号Ｐ_０１と、起動パルス信号Ｐ_０１よりも小さい所定パルス数の事前振動パルス信号Ｐ_０２とからなるパルス列として生成される。駆動制御信号Ｖｃは、起動パルス信号Ｐ_０１及び事前振動パルス信号Ｐ_０２によるガタ詰め動作後にメイン振動パルス信号Ｐ_０３として出力される。

この起動パルス信号Ｐ_０１は、図５に示すように、モータ４２を起動させるためのパルス信号であり、静止摩擦力から動摩擦力が支配する状態に移行するために、メイン振動パルス信号Ｐ_０３の電圧値Ｖ_０３よりも比較的大きな電圧値Ｖ_０１の設定がなされる。起動パルス信号Ｐ_０１としては、モータ４２を駆動する正方向の電圧値Ｖ_０１に続いて負方向の電圧値Ｖ_０４を出力することで、過剰な駆動を補正することが可能となっている。

一方の事前振動パルス信号Ｐ_０２は、図５に示すように、起動パルス信号Ｐ_０１の電圧値Ｖ_０１よりも小さい電圧値Ｖ_０２に設定された所定のパルス数を有するパルス列である。この所定のパルス数としては、所定の起動パルス信号Ｐ_０１と事前振動パルス信号Ｐ_０２とを発生する一定時間の経過時までにガタ詰め動作が終了するように、固体のばらつき、動作温度範囲や経年変化等を考慮してパルス数を設定することが好適である。

この事前振動パルス信号Ｐ_０２としては、電圧値又はパルス幅が漸次増加するパルス列として設定することができる。この設定により、ガタ詰め動作を確実に行うことができる。

このメイン振動パルス信号Ｐ_０３は、図５に示すように、タッチパネル２４にメイン振動を付与するためのパルス信号である。タッチパネル２４を上下方向に連動させるリンク部材３２の動きを検出するエンコーダ３３の回転量に応じて、駆動回路１２０に送られる駆動制御信号の電圧値Ｖ_０３又はパルス幅が可変に制御される。

リンク部材３２の動きを検出するエンコーダ３３は、図５に示すように、位相のずれたＡ相とＢ相の２つのパルス信号を制御部１１０に出力する。この２相の位相差（進み・遅れ）をアップパルスに変換して出力されるので、タッチパネル２４の上方向移動と下方向移動とでは出力タイミングが互いに逆となり、リンク部材３２の回転方向及び回転位置が判断できるようになっている。

ところで、事前振動制御からメイン振動制御への切り替わり動作は、モータ４２の回転角度を検出するセンサを備えることなく、リンク部材３２の動きを検出するエンコーダ３３から出力される検出信号に基づいて制御部１１０が駆動回路１２０に駆動制御信号を送ることで制御される。そのため、リンク部材３２とカムプレート４３とが当接した状態以外の他の状態でリンク部材３２が動いた場合でも、リンク部材３２とカムプレート４３とが当接しつつ所定の角度をもって回転している状態とみなされる。

その結果、制御部１１０の誤判定により、事前振動制御からメイン振動制御へ切り替わり、メイン振動制御による振動がリンク部材３２を介してタッチパネル２４に付与されることとなり、操作者がタッチパネル２４の操作に違和感を覚えるので好ましくない。

そこで、この第１の実施の形態において主要な基本構成は、制御部１１０の誤判定を防止するために、制御部１１０が、起動パルス信号Ｐ_０１と事前振動パルス信号Ｐ_０２とを出力する事前振動制御領域内における一定時間の間、エンコーダ３３から出力される検出信号の検出を無視するマスク時間ｔ_０１を設けるマスク時間設定部を有していることにある。制御部１１０は、マスク時間ｔ_０１経過後にエンコーダ３３の検出信号に基づいてメイン振動パルス信号Ｐ_０３の出力に切り替える。

このマスク時間設定部は、図５に示すように、起動パルス信号Ｐ_０１の出力開始から出力停止までの時間に所定のマスク時間ｔ_０１を設定し、設定されたマスク時間ｔ_０１が経過するまでの間、リンク部材３２の動きを検出するエンコーダ３３から出力される検出信号の検出値を無視する。ここで、検出信号の検出値は、エンコーダ３３から出力されるエンコーダパルス数（以下、「エンコーダ値」という。）である。

このエンコーダ値の検出を無視する時間は、リンク部材３２の動きの検出、即ちタッチパネル２４の動きの検出を無効にする事前振動制御領域内に設定される。従って、事前振動制御領域内において、リンク部材３２とカムプレート４３とが当接するメイン振動制御の状態以外の他の状態でタッチパネル２４が動いた場合があっても、制御部１１０により誤判定されないので、事前振動制御からメイン振動制御へ切り替えられる誤動作が防止される。

（駆動制御信号による触覚呈示の処理）
次に、上記のように構成された駆動制御部１００について、その処理を説明する。

図６において、いま、操作感覚を呈示する動作がスタートする。操作感覚の呈示動作がスタートすると、駆動制御部１００の制御部１１０は、起動パルス信号Ｐ_０１と事前振動パルス信号Ｐ_０２とからなるパルス列として生成された駆動制御信号Ｖｃを駆動回路１２０へ出力する（ステップＳ１）。

制御部１１０が駆動制御信号Ｖｃを駆動回路１２０へ出力すると同時に、制御部１１０は、エンコーダ３３から出力されるエンコーダ値を無効にするマスク時間ｔ_０１を越えたか否かを監視する（ステップＳ２）。ステップＳ２の処理において、制御部１１０により、マスク時間ｔ_０１を越えていないと判断された場合は、ステップＳ２の処理を繰り返す。もし、マスク時間ｔ_０１を越えたと判断されたならば、次のステップＳ３へ進む。

ステップＳ３の処理において、制御部１１０は、マスク時間ｔ_０１経過後のエンコーダ値の変化を検出することで、マスク時間ｔ_０１経過後にリンク部材３２が動いたか否か、即ちタッチパネル２４が動いたか否かを判断する（ステップＳ４）。

ステップＳ４の処理において、制御部１１０により、タッチパネル２４が動いていないと判断された場合は、事前振動制御によるガタ詰め動作状態であると判断し、ステップＳ４の処理を繰り返す。もし、タッチパネル２４が動いたと判断されたならば、メイン振動制御を行うための次のステップＳ５へ移行する。

ステップＳ５の処理において、制御部１１０は、事前振動パルス信号Ｐ_０２の出力を停止する。これにより、ステップＳ１からステップＳ５に至る事前振動制御によるガタ詰め動作が終了する。続いて、ステップＳ６へ移行する。

ステップＳ６の処理において、制御部１１０は、駆動回路１２０に駆動制御信号としてメイン振動パルス信号Ｐ_０３を出力し、タッチパネル２４を上方向へ押し上げるメイン振動制御により操作感覚の呈示を行う。以上の動作により、ステップＳ１からステップＳ６に至る一連のモータ駆動による操作感覚の呈示が終了する。

（第１の実施の形態の効果）
上記のように構成された操作装置１を採用することで、上記効果に加えて以下の効果が得られる。

（１）振動制御開始から一定時間内のリンク部材３２の動き、即ちタッチパネル２４の動きを無視することで、制御部１１０によるメイン振動制御前の誤判定を防止することができる。
（２）メイン振動制御前の誤判定を防止することができるため、情報呈示動作を安定化させることが可能となる。
（３）事前振動制御時においてメイン振動制御への切り替わりを防止することができるので、操作者がタッチパネル２４の操作に違和感を覚える振動を低減させることが可能となる。
（４）起動パルス信号Ｐ_０１と、起動パルス信号Ｐ_０１よりも小さい所定パルス数の事前振動パルス信号Ｐ_０２とからなる駆動制御信号Ｖｃとして生成されることから、ガタ詰め動作による衝突音や不要な振動等を抑制することができるようになり、振動呈示動作時又は振動呈示動作前に衝突音や不要な振動等を発生することが低減可能となる。
（５）触覚フィードバックが必要なときは必要な方向のみにハプティック感を発生することを可能とした構成が効果的に得られる。
（６）モータ４２のコギングトルクを軽減することが可能となり、コギングトルクに伴う衝撃音や振動などが少ない駆動を実現することが可能となる。

［第２の実施の形態］
図７及び図８を参照すると、これらの図には、第２の実施の形態に係る触覚呈示装置４０における制御部１１０の動作及び処理の一例がそれぞれ例示されている。

この第２の実施の形態にあっては、リンク部材３２の動きを検出するエンコーダ３３から出力されるエンコーダ値を無効にするマスク時間ｔ_０１を更新する構成を除いて、他の構成は上記第１の実施の形態と同様の構成を備えている。従って、上記第１の実施の形態で用いた部材符号と同じ部材符号を用いることで、その部材に関する詳細な説明は省略する。

（駆動制御部の動作）
この第１のマスク時間ｔ_０２をマスクの固定時間とした場合は、その固定時間が短すぎると、マスク時間を設定しない事前振動制御領域においてメイン振動制御の開始タイミングが誤判定されたときに、操作者がタッチパネル２４の操作に違和感を覚えるので好ましくない。これとは逆に、その固定時間が長すぎると、事前振動制御からメイン振動制御への切り替え動作が遅くなり、操作者がタッチパネル２４の操作に違和感を覚えるので好ましくない。

この第２の実施の形態において主要な基本構成は、駆動制御部１００の制御部１１０がマスク時間設定部に設定されているマスク時間ｔ_０１を更新するマスク時間更新手段を有している点にある。これにより、事前振動からメイン振動への切り替え動作が安定した精度のよい制御が行われる。

このマスク時間ｔ_０１は、図７に示すように、起動パルス信号Ｐ_０１の出力開始から出力停止までの時間を第１のマスク時間ｔ_０２に設定されるとともに、起動パルス信号Ｐ_０１の出力開始から事前振動パルス信号Ｐ_０２の出力開始までの時間を第２のマスク時間ｔ_０３に設定されている。

このマスク時間更新手段は、図７に示すように、第１のマスク時間ｔ_０２をマスク時間ｔ_０１の最小値（最小時間）として一定時間に固定し、この第１のマスク時間ｔ_０２経過後の第２のマスク時間ｔ_０３を履歴情報として記憶しており、その履歴情報の過去ｎ回分の平均値を算出することで、マスク時間ｔ_０１を更新制御する。

このマスク時間更新手段は、第１のマスク時間ｔ_０２時点のエンコーダ値をＨｆｂ_０とし、第２のマスク時間ｔ_０３時点のエンコーダ値をＨｆｂ_１とし、第２のマスク時間ｔ_０３経過後のエンコーダ値をＨｆｂ_ＳＴとしたとき、エンコーダ値が（Ｈｆｂ_１−Ｈｆｂ_０）＞Ｈｆｂ_ＳＴに変化するまでの時間を第２のマスク時間ｔ_０３として設定している。

このマスク時間ｔ_０１としては、第２のマスク時間ｔ_０３の過去ｎ回分の平均値から時間Ｘミリ秒を差し引いた値を更新した時間として設定されることが好適である。ここで、Ｘミリ秒は、リンク部材３２とカムプレート４３とが当接した時点からリンク部材３２が動く時点までの時間差（タイムラグ）等の補正値である。

図示例では、第１のマスク時間ｔ_０２と当該第１のマスク時間ｔ_０２よりも長い第２のマスク時間ｔ_０３とを越えた時間にマスク時間ｔ_０１を設定しているが、例えばマスク時間ｔ_０１の最小時間を第１のマスク時間ｔ_０２に設定すれば（マスク時間ｔ_０１＝第１のマスク時間ｔ_０２）、第２のマスク時間ｔ_０３の過去ｎ回分の平均値がマスク時間ｔ_０１となる（第２のマスク時間ｔ_０３の過去ｎ回分の平均値＝マスク時間ｔ_０１）。

第２のマスク時間ｔ_０３時点のエンコーダ値Ｈｆｂ_１が第２のマスク時間ｔ_０３経過後のエンコーダ値Ｈｆｂ_ＳＴよりも多い場合は、事前振動制御からメイン振動制御へ移行する。一方、第２のマスク時間ｔ_０３時点のエンコーダ値Ｈｆｂ_１が第２のマスク時間ｔ_０３経過後のエンコーダ値Ｈｆｂ_ＳＴよりも少ない場合は、事前振動制御からメイン振動制御へ移行しない。但し、マスク時間ｔ_０１時点において、エンコーダ値が（Ｈｆｂ_１−Ｈｆｂ_０）＞Ｈｆｂ_ＳＴに変化した場合は、事前振動制御からメイン振動制御へ即座に移行する。

上記のように構成されたマスク時間更新手段により、第２のマスク時間ｔ_０３を過去ｎ回分の平均値を用いて更新後の新たなマスク時間ｔ_０１を算出することで、マスク時間ｔ_０１を適切に変更することが可能となる。

（駆動制御信号による触覚呈示の処理）
次に、上記のように構成された駆動制御部１００について、その処理を説明する。

図８において、いま、操作感覚を呈示する動作がスタートする。操作感覚の呈示動作がスタートすると、駆動制御部１００の制御部１１０は、起動パルス信号Ｐ_０１と事前振動パルス信号Ｐ_０２とからなるパルス列として生成された駆動制御信号Ｖｃを駆動回路１２０へ出力する（ステップＳ１１）。

制御部１１０が駆動制御信号Ｖｃを駆動回路１２０へ出力すると同時に、制御部１１０は、エンコーダ３３から出力されるエンコーダ値を無効にするマスク時間ｔ_０１を越えたか否かを監視する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の処理において、制御部１１０により、マスク時間ｔ_０１を越えていないと判断された場合は、ステップＳ１２の処理を繰り返す。もし、マスク時間ｔ_０１を越えたと判断されたならば、次のステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１３の処理において、制御部１１０は、マスク時間ｔ_０１経過後のエンコーダ値の変化を検出し、リンク部材３２が動いたか否か、即ちタッチパネル２４が動いたか否かを判断する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４の処理において、第２のマスク時間ｔ_０３のエンコーダ値Ｈｆｂ_１が第２のマスク時間ｔ_０３経過後のエンコーダ値Ｈｆｂ_ＳＴよりも少なく、タッチパネル２４が動いていないと判断された場合は、事前振動制御によるガタ詰め動作状態であると判断し、事前振動制御からメイン振動制御へ移行しないで、ステップＳ１４の処理を繰り返す。

もし、第２のマスク時間ｔ_０３のエンコーダ値Ｈｆｂ_１が第２のマスク時間ｔ_０３経過後のエンコーダ値Ｈｆｂ_ＳＴよりも多く、タッチパネル２４が動いたと判断されたならば、次のステップＳ１５へ移行する。

ステップＳ１５の処理において、制御部１１０は、第２のマスク時間ｔ_０２経過後の事前振動パルス信号Ｐ_０２の出力を停止する。これにより、ステップＳ１１からステップＳ１５に至る事前振動制御によるガタ詰め動作が終了する。ガタ詰め動作終了後、次のステップＳ１６へ移行する。

ステップＳ１６の処理において、制御部１１０は、駆動回路１２０に駆動制御信号としてメイン振動パルス信号Ｐ_０３を出力し、タッチパネル２４を上方向へ押し上げるメイン振動制御により操作感覚の呈示を行う。これにより、ステップＳ１１からステップＳ１６に至る一連のモータ駆動による操作感覚の呈示が終了し、次のステップＳ１７へ移る。

ステップＳ１７の処理において、第２のマスク時間ｔ_０３を履歴情報として記憶するとともに、過去Ｎ回分の第２のマスク時間ｔ_０３の平均値を算出する。次のステップＳ１８，Ｓ１９の処理により、第２のマスク時間ｔ_０３の更新処理を行い、算出した平均の第２のマスク時間ｔ_０３を履歴情報として制御部１１０の記憶部に保存する。

以上の処理により、ステップＳ１１からステップＳ１９に至る一連のモータ駆動による操作感覚の呈示が全て終了する。

（第２の実施の形態の効果）
この第２の実施の形態にあっても、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られることに加えて、次の効果が得られる。

（１）振動呈示ごとに第２のマスク時間ｔ_０３を更新することで、個体差及び動作環境の変化などの影響を受けずに操作の違和感発生の頻度を低減することが可能となる。
（２）第２のマスク時間ｔ_０３の過去ｎ回分の平均値を更新値とし、その更新値を新たなマスク時間ｔ_０１として用いるため、リンク部材３２の回転位置誤差を低減することができる。

［変形例］
本発明における操作装置１においては、次に示すような変形例も可能である。

（１）上記触覚呈示手段は、車載機器に限らず、例えばゲーム機、パーソナルコンピュータや携帯電話機などの各種の端末装置に適用することができることは勿論である。
（２）タッチパネルを備えていない各種のスイッチ装置であっても、操作者の手指に触覚刺激操作感触を呈示することは可能であり、上記触覚呈示手段は、例えばマウス装置、キーボードや操作ノブなどにも適用することができる。
（３）上記触覚呈示手段は、例えば使用目的などに応じて配置個数、配置位置や配置形態などを適宜に選択すればよく、本発明の初期の目的を達成することができる。

以上の説明からも明らかなように、本発明に係る代表的な実施の形態、変形例及び図示例を例示したが、上記実施の形態、変形例及び図示例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。従って、上記実施の形態、変形例及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１…操作装置、２…ボディ、３…カバー体、４…セパレータ、５，６…操作ノブ、５ａ，６ａ…プッシャ、５ｂ，６ｂ…プッシュスイッチ、７…制御基板、８…コネクタ、２０…タッチパネル装置、２１…ベース、２１ａ…弾性係合片、２１ｂ…案内片、２１ｃ…連結片、２１ｄ…ピン係止孔、２２…フレーム、２２ａ…枠部、２３…タッチセンサ基板、２４…タッチパネル、２５…シールド部材、２６…クリック部材、２７…導電性テープ、２８…フレキシブルフラットケーブル、２９…両面テープ、３０…プッシュ操作機構、３１…支持軸、３２…リンク部材、３２ａ…基部、３２ｂ…支持軸挿入用孔、３２ｃ…アーム部、３２ｄ…連結ピン、３２ｅ…カムフォロア面、３３…エンコーダ、３３Ａ…エンコーダスリット板、３３Ｂ…フォトインタラプタ、３４…エンタースイッチ、３４Ａ…エンタースイッチ板、３４Ｂ…フォトインタラプタ、３５…スタビライザ、３６…トーションバネ、４０…触覚呈示装置、４１…駆動伝達機構、４２…モータ、４３…カムプレート、４３ａ…第１カム面、４３ｂ…第２カム面、４４…ハウジング、４５…ターミナル、４６…グランドクリップ、１００…駆動制御部、１１０…制御部、１２０…駆動回路、Ｉｄ…モータ駆動電流、Ｌ…移動量、Ｐ_０１…起動パルス信号、Ｐ_０２…事前振動パルス信号、Ｐ_０３…メイン振動パルス信号、ｔ_０１〜ｔ_０３…マスク時間、Ｖｃ…駆動制御信号、Ｖ_０１〜Ｖ_０４…電圧値

Claims (5)

1. 操作部をプッシュ操作可能なプッシュ操作機構と、
   前記プッシュ操作機構を介して駆動部により前記操作部を駆動することで操作感覚を呈示する触覚呈示手段と、
   前記操作部の動きを検出する検出部と、
   起動パルス信号及び前記起動パルス信号よりも小さい所定パルス数の事前振動パルス信号に基づいて生成される駆動制御信号、並びに前記駆動制御信号の出力後に出力するメイン振動パルス信号により前記駆動部を駆動する駆動制御部と、
   を備えており、
   前記駆動制御部は、前記駆動制御信号を出力している一定時間の間、前記検出部の検出信号を無効にするマスク時間を設け、前記マスク時間の経過後に前記検出部の検出信号に基づいて前記メイン振動パルス信号の出力に切り替えることを特徴とする操作装置。
2. 前記マスク時間は、前記起動パルス信号の出力開始から出力停止までの時間を第１のマスク時間に設定され、前記起動パルス信号の出力開始から前記事前振動パルス信号の出力開始までの時間を第２のマスク時間に設定され、
   前記第２のマスク時間は、記憶されている過去ｎ回分のマスク時間履歴情報の平均値を算出することで更新されることを特徴とする請求項１記載の操作装置。
3. 前記マスク時間は、前記第１のマスク時間時点の前記検出部の検出値をＨｆｂ_０とし、前記第２のマスク時間時点の前記検出部の検出値をＨｆｂ_１とし、前記第２のマスク時間の経過後の前記検出部の検出値をＨｆｂ_ＳＴとしたとき、（Ｈｆｂ_１−Ｈｆｂ_０）＞Ｈｆｂ_ＳＴに変化するまでの時間を前記第２のマスク時間として設定されることを特徴とする請求項２記載の操作装置。
4. 前記駆動制御部は、前記第２のマスク時間時点の前記検出部の検出値Ｈｆｂ_１が前記第２のマスク時間の経過後の前記検出部の検出値Ｈｆｂ_ＳＴよりも多い場合は、前記メイン振動パルス信号を出力し、前記第２のマスク時間時点の前記検出部の検出値Ｈｆｂ_１が前記第２のマスク時間の経過後の前記検出部の検出値Ｈｆｂ_ＳＴよりも少ない場合には、前記メイン振動パルス信号を出力しないように制御することを特徴とする請求項２又は３記載の操作装置。
5. 前記マスク時間は、前記第２のマスク時間の前記平均値から補正値を差し引いた値を更新した時間として設定されることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の操作装置。

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