JP2017091319A

JP2017091319A - 入力装置

Info

Publication number: JP2017091319A
Application number: JP2015222239A
Authority: JP
Inventors: 賢則藤井; Takanori Fujii
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2015-11-12
Filing date: 2015-11-12
Publication date: 2017-05-25

Abstract

【課題】装置の設置角度に関わらず利用者に所望の操作感を呈示する入力装置を提供する。【解決手段】入力装置１は、自装置の加速度を検出する加速度センサ１３と、タッチパッド１１の操作面１１０に振動を付与するアクチュエータ１２と、加速度センサ１３が検出した加速度に基づいて算出された搭載角度が予め定めた搭載角度であった場合に予め定めた強さで操作面１１０に振動が付与されるようアクチュエータ１２を動作させ、加速度センサ１３が検出した加速度に基づいて算出された搭載角度と予め定めた搭載角度とに差がある場合に当該差に基づいて予め定めた強さから変更された強さで操作面１１０に振動を付与するようアクチュエータ１２を動作させるマイコン１０とを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、入力装置に関する。

従来の技術として、装置が検出した加速度及びタッチセンサに対する操作に応じて触覚を呈示する入力装置がある（例えば、特許文献１参照）。

この入力装置は、装置の姿勢を検出する加速度センサと、操作面に対する接触操作に伴い操作信号を出力するタッチセンサと、タッチセンサに重ねて配置されてグラフィカルユーザーインターフェースを表示するディスプレイと、タッチセンサの操作面を振動させて利用者に触覚を呈示するアクチュエータと、各部を制御するプロセッサとを有し、プロセッサは加速度センサにより装置が移動又は傾けられた際の検出信号を受信し、当該検出信号に応じて受動モード又は能動モードを切り替え、受動モードの際はグラフィカルユーザーインターフェースを操作するような操作信号を受け付けた場合に仮想オブジェクトの表面特徴をシミュレートする触覚信号を生成してアクチュエータを動作させ、能動モードの際は仮想オブジェクトの重量をシミュレートする触覚信号を生成してアクチュエータを動作させる。これにより、容易に受動モード又は能動モードを切り替えることができ、それぞれのモードにおいて異なる種類の触覚フィードバックを行うことができる。

特開２０１５−７９９８号公報

しかし、特許文献１に示す入力装置は、装置の姿勢に応じてモードを切り替え、それぞれのモードにおいて異なる種類の触覚フィードバックを行うものの、一種類の触覚フィードバックを行う際に装置の姿勢によって利用者に感じられる触覚フィードバックの強さが異なることがある、という問題があった。

従って、本発明の目的は、装置の設置角度に関わらず利用者に所望の操作感を呈示する入力装置を提供することにある。

本発明の一態様は、自装置の加速度を検出する加速度センサと、
タッチパッドの操作面に振動を付与するアクチュエータと、
前記加速度センサが検出した加速度に基づいて算出された搭載角度が予め定めた搭載角度であった場合に予め定めた強さで前記操作面に振動が付与されるよう前記アクチュエータを動作させ、前記加速度センサが検出した加速度に基づいて算出された搭載角度と前記予め定めた搭載角度とに差がある場合に当該差に基づいて前記予め定めた強さから変更された強さで前記操作面に振動が付与されるよう前記アクチュエータを動作させる制御部とを有する入力装置を提供する。

上記制御部は、前記予め定めた搭載角度が、前記タッチパッドの前記操作面が水平となる角度であり、前記加速度センサが検出した加速度に基づいて算出された搭載角度が、前記タッチパッドの前記操作面が利用者側に傾いている場合、前記予め定めた強さより弱い強さで前記操作面に振動が付与されるよう前記アクチュエータを動作させるものであってもよい。

また、上記制御部は、前記予め定めた搭載角度が、前記タッチパッドの前記操作面が水平となる角度であり、前記加速度センサが検出した加速度に基づいて算出された搭載角度が、前記タッチパッドの前記操作面が利用者と反対側に傾いている場合、前記予め定めた強さより強い強さで前記操作面に振動が付与されるよう前記アクチュエータを動作させるものであってもよい。

本発明によれば、設置角度に関わらず利用者に所望の操作感を呈示することができる。

図１は、入力装置の搭載例を示す概略斜視図である。図２は、入力装置の構成例を示す斜視図である。図３は、入力装置の構成例を示すブロック図である。図４は、入力装置のキャリブレーション時の動作の一例を説明するためのグラフ図である。図５（ａ）−（ｃ）は、入力装置の動作の一例を説明するための概略図である。図６は、入力装置の動作例を示すフローチャートである。

［実施の形態］
（入力装置の構成）
図１は、入力装置の搭載例を示す概略斜視図である。図２は、入力装置の構成例を示す斜視図である。図３は、入力装置の構成例を示すブロック図である。

この入力装置１は、例えば、操作面１１０が車両５のフロアコンソール５０に配置される。その他、ステアリングホイール５２に入力装置１ａとして配置されてもよいし、ダッシュパネルやセンターコンソールなどの運転席周辺部に配置されるものであってもよい。つまり、入力装置１は製造時には配置位置が予め定められておらず、その搭載角度も予め定まっていない。

入力装置１は、特に限定されるものではないが、車載機器、例えば、車両の空調装置３の作動を制御するために用いられ、その他、オーディオ装置やナビゲーション装置等の作動を制御するために用いてもよい。

空調装置３の状態や制御のための操作対象はインストルメントパネル５１に配置された表示部２に表示され、利用者は当該表示部２を参照しながら、所望の操作をするために入力装置１を操作する。

入力装置１は、操作面１１０に対する利用者による接触操作に伴い操作信号を出力するタッチパッド１１と、タッチパッド１１を振動させて操作面１１０に触れている利用者に触感を呈示するアクチュエータ１２と、３軸の加速度を検出することで入力装置１の搭載角度を検出する加速度センサ１３と、タッチパッド１１、アクチュエータ１２、加速度センサ１３、表示部２及び空調装置３の作動を制御する制御部としてのマイコン１０とを有する。アクチュエータ１２、加速度センサ１３及びマイコン１０は、本体１４に内蔵され、図２に示すように、本体１４の上面１４０にタッチパッド１１を嵌め込んで一体に構成される。

この入力装置１は、利用者の指４で操作面１１０をタッチ操作すると、接触点の位置がタッチパッド１１により検出され、この位置に対応した操作信号がマイコン１０に入力されて、表示部２に表示されたボタン等を選択決定する。また、ボタン等が選択決定されると、アクチュエータ１２が動作してタッチパッド１１を振動させることで選択決定されたことを振動によって利用者に伝えるとともに、マイコン１０が選択決定に対応して空調装置３を制御するように構成されている。

表示部２は、例えば、表示画面に操作対象として複数個のボタンを含む空調装置３の制御画面を表示する。なお、表示部２は、図示しないナビゲーション装置の制御画面を表示してもよいし、複数の車載機器の制御画面を一画面で一覧表示してもよい。

タッチパッド１１は、操作面１１０に対する接触操作に伴い操作信号を出力するものであり、表示部２の表示画面中の指示位置と、タッチパッド１１上の接触点の座標とは一対一に対応した絶対座標系であるものとする。

アクチュエータ１２は、本体１４内に配置され、モーターや圧電素子等を用いて構成されて、タッチパッド１１の裏面に設けられた突起１１２を介して操作面１１０に振動を伝達させる。本実施の形態では、入力される信号のパルス幅によって振動の振幅が制御される振動モーターを用いる。

加速度センサ１３は、例えば、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）加速度センサを用いることができ、静電容量検出方式、ピエゾ抵抗方式、熱検知方式のいずれを用いてもよい。

マイコン１０は、表示手段、加速度取得手段、振動制御手段、操作検出手段及び装置制御手段等として機能する。

表示手段は、表示制御信号によって表示部２を表示制御する。具体的には、空調装置３の状態に基づいて表示部２に操作対象を表示する。

加速度取得手段は、加速度センサ１３が検出した３軸の加速度値を取得する。

振動制御手段は、振動制御信号によってアクチュエータ１２の動作を制御する。振動制御信号はアクチュエータ１２が発生する振動の振幅（利用者が感じる高さ）が予め定めた搭載角度において予め定めた値となるよう工場出荷時に調整されるが（キャリブレーション）、入力装置１が車両に搭載される際の角度（搭載角度）に応じて予め定めた値から値を変更する。搭載角度は加速度取得手段が取得した３軸の加速度値に基づいて求める。

操作検出手段は、タッチパッド１１の出力する操作信号に基づき指による操作内容を検出する。

装置制御手段は、操作検出手段が検出した操作内容に基づいて、表示部２の表示画面上の操作対象が選択決定されると、当該選択決定に対応して空調装置３を制御する。

（実施の形態の動作）
以下に、入力装置１の動作を図３−図６を参照しつつ説明する。

（キャリブレーション動作）
最初に、入力装置１の工場出荷時のキャリブレーションについて説明する。

図４は、入力装置１のキャリブレーション時の動作の一例を説明するためのグラフ図である。

入力装置１は、予め定められた搭載角度として、例えば、操作面１１０が水平となる姿勢で、利用者に感じられる振動の高さ（強さ）が目標値ｈ_ａとなるようにキャリブレーションされる。具体的には、マイコン１０の振動制御手段がアクチュエータ１２に入力する振動制御信号のパルス幅を調整する。

マイコン１０の振動制御手段は、例えば、時刻ｔ_１においてパルス幅Δｔ_１＝１０ｍｓｅｃの振動制御信号を入力し、図示しない計測装置によってタッチパッド１１の操作面１１０での振動の高さを計測した際に目標値ｈ_ａとなっているか確認する。図示した例では振動の高さが目標値ｈ_ａに達していないため、マイコン１０の振動制御手段が入力するパルス幅を増加させる。

次に、マイコン１０の振動制御手段は、時刻ｔ_２においてパルス幅Δｔ_２＝１１ｍｓｅｃの振動制御信号を入力し、図示しない計測装置によってタッチパッド１１の操作面１１０での振動の高さを計測した際に目標値ｈ_ａとなっているか確認する。図示した例では振動の高さが目標値ｈ_ａを超えているため、マイコン１０の振動制御手段が入力するパルス幅を減少させる。

次に、マイコン１０の振動制御手段は、時刻ｔ_３においてパルス幅Δｔ_３＝１０．５ｍｓｅｃの振動制御信号を入力し、図示しない計測装置によってタッチパッド１１の操作面１１０での振動の高さを計測した際に目標値ｈ_ａとなっているか確認する。図示した例では振動の高さが目標値ｈ_ａとなっているため、マイコン１０の振動制御手段が入力するパルス幅の初期値をΔｔ_ｉ＝１０．５ｍｓｅｃとする。

（搭載角度に合わせた初回設定動作）
次に、入力装置１が車載されて初回に行う動作を説明する。なお、入力装置１の搭載角度が固定されたものでなく、可変なものである場合は姿勢が変わる度に以下の動作を繰り返すものとする。

図５（ａ）−（ｃ）は、入力装置１の動作の一例を説明するための概略図である。また、図６は、入力装置１の動作例を示すフローチャートである。

まず、加速度センサ１３は加速度を３軸で検出する。

マイコン１０の加速度取得手段は、加速度センサ１３が検出した３軸の加速度値を取得する（Ｓ１）。

次に、マイコン１０の振動制御手段は、加速度センサ１３が検出した３軸の加速度値に基づいて入力装置１の搭載角度が水平か否かを判定し、搭載角度が水平でない場合は（Ｓ３；Ｙｅｓ）、以下に説明する図５（ｂ）又は（ｃ）のように水平からのずれに応じてアクチュエータの振動制御信号を変更する（Ｓ４）。

ステップＳ４において、図５（ｂ）に示す状態において入力装置１の搭載角度はタッチパッド１１の操作面１１０が傾いていて利用者側に向いており、加速度センサ１３によって検出される加速度はｘ方向がＧ_ｘ＝０．１Ｇ、ｚ方向がＧ_ｚ＝０．９Ｇである（なお、Ｇは重力加速度）。この状態において利用者の指４に感じられる振動の高さは図５（ａ）の状態に比べて高く感じられるため、マイコン１０の振動制御手段は振動制御信号のパルス幅Δｔを初期値Δｔ_ｉより小さく０．９Δｔ_ｉとする。

また、図５（ｃ）に示す状態において入力装置１の搭載角度はタッチパッド１１の操作面１１０が傾いていて利用者と反対側に向いており、加速度センサ１３によって検出される加速度はｘ方向がＧ_ｘ＝−０．１Ｇ、ｚ方向がＧ_ｚ＝０．９Ｇである。この状態において利用者の指４に感じられる振動の高さは図５（ａ）の状態に比べて低く感じられるため、マイコン１０の振動制御手段は振動制御信号のパルス幅Δｔを初期値Δｔ_ｉより大きく１．１Δｔ_ｉとする。

また、搭載角度が水平である場合は（Ｓ３；Ｎｏ）、以下に説明する図５（ａ）のように予め定めたアクチュエータの振動制御信号（初期値）を用いる（Ｓ５）。

ステップＳ５において、図５（ａ）に示す状態において入力装置１の搭載角度はタッチパッド１１の操作面１１０が水平であって、加速度センサ１３によって検出される加速度はｘ方向がＧ_ｘ＝０、ｚ方向がＧ_ｚ＝Ｇである。そのため、マイコン１０の振動制御手段は振動制御信号のパルス幅Δｔを初期値Δｔ_ｉのままとする。

（基本動作）
上記の初回設定動作の後、入力装置１は以下のように動作する。

まず、表示手段は、表示部２に対して表示制御信号を送信し、空調装置３の状態に基づいて表示画面に操作対象を表示する。

次に、利用者は表示部２を参照しつつ、指４でタッチパッド１１の操作面１１０をタッチ操作し、例えば、空調装置３の設定温度を変更するために決定操作をする。

次に、操作検出手段は、接触点の位置がタッチパッド１１により検出され、接触点に対応した操作信号がマイコン１０に入力されると、表示部２の表示画面上の操作対象を選択決定する。

また、振動制御手段は、上記した決定操作に応じて、アクチュエータ１２に対して上記初回設定動作で定められた振動制御信号を送信し、アクチュエータ１２を振動させて、タッチパッド１１の操作面１１０を振動させる。

次に、装置制御手段は、選択決定された内容に応じて空調装置３を制御し、設定温度を変更する。

（実施の形態の効果）
上記した実施の形態によると、入力装置１が、予め定められた搭載角度として操作面１１０が水平となる姿勢でキャリブレーションされたものであって、入力装置１の搭載角度が水平でない場合に水平からのずれに応じて利用者に呈示する振動の高さを変更するようアクチュエータ１２の振動制御信号を変更したため、装置の設置角度に関わらず利用者に所望の操作感を呈示することができる。

なお、予め定められた搭載角度は水平でなくてもよい。

［変形例］
以上より、本発明における入力装置１の代表的な構成例を上記各実施の形態及び図示例を挙げて説明したが、次に示すような変形も可能である。
（１）上記入力装置１は、車載装置に限らず、各種の電子・電気機器の入力装置に適用することができる。
（２）上記入力装置１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ることができる。

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調整しない範囲内で種々の変形が可能である。

１入力装置
２表示部
３空調装置
４指
１０マイコン
１１タッチパッド
１２アクチュエータ
１３加速度センサ
１１０操作面

Claims

自装置の加速度を検出する加速度センサと、
タッチパッドの操作面に振動を付与するアクチュエータと、
前記加速度センサが検出した加速度に基づいて算出された搭載角度が予め定めた搭載角度であった場合に予め定めた強さで前記操作面に振動が付与されるよう前記アクチュエータを動作させ、前記加速度センサが検出した加速度に基づいて算出された搭載角度と前記予め定めた搭載角度とに差がある場合に当該差に基づいて前記予め定めた強さから変更された強さで前記操作面に振動が付与されるよう前記アクチュエータを動作させる制御部とを有する入力装置。
前記制御部は、前記予め定めた搭載角度が、前記タッチパッドの前記操作面が水平となる角度であり、前記加速度センサが検出した加速度に基づいて算出された搭載角度が、前記タッチパッドの前記操作面が利用者側に傾いている場合、前記予め定めた強さより弱い強さで前記操作面に振動が付与されるよう前記アクチュエータを動作させる請求項１に記載の入力装置。
前記制御部は、前記予め定めた搭載角度が、前記タッチパッドの前記操作面が水平となる角度であり、前記加速度センサが検出した加速度に基づいて算出された搭載角度が、前記タッチパッドの前記操作面が利用者と反対側に傾いている場合、前記予め定めた強さより強い強さで前記操作面に振動が付与されるよう前記アクチュエータを動作させる請求項１又は２に記載の入力装置。