JP2019079243A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】指角度による影響を抑制して安定的な引込み力が得られる入力装置を提供する。【解決手段】検出部１１２と、制御部１３０と、駆動部１２０とが設けられ、指Ｆが操作面１１１に接触しているときに、駆動部１２０に対して制御部１３０が、検出部１１２による操作状態から推定される指Ｆの移動先５２ａの方向に往復する振動を操作面に発生させると共に、往復する振動の往路側と復路側とで振動の速度あるいは加速度が異なるように制御する振動制御を実行する入力装置において、制御部１３０は、検出部１１２による操作状態から、操作面１１１と指Ｆの長手方向の仮想線とが成す指角度θを推定すると共に、振動制御を実行する際に、指角度θに応じて、往路側あるいは復路側における振動の速度あるいは加速度の大きさを変更する。【選択図】図２

Description

本発明は、タッチパッドやタッチパネルのように、操作者の指による入力操作を可能とする入力装置に関するものである。

従来の入力装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の入力装置（電子機器）は、操作者の指が接触する接触面と、接触面を支持する筐体と、筐体に対して接触面を移動させる駆動装置とを備えている。そして、指の位置情報をもとに、駆動装置によって接触面が移動されるようになっている。

これにより、指の移動方向に対して逆方向に接触面を移動させることで、指に対して抗力を与え、また指の移動方向と同一方向に接触面を移動させることで、引き込み力（誘導力）を与えるようになっている。

特開２０１６−１８４４２８号公報

特許文献１の入力装置では、指の移動量が大きい場合では、これに応じて接触面の移動量も大きくする必要が生ずる。よって、その分、筐体において接触面の可動範囲を大きくとる必要が生じ、筐体の大型化を招き、現実性に欠けるものとなってしまう。

そこで、本発明者らは、先の出願（特願２０１７−４４１９６）において、指の移動先の方向に往復する振動を操作面に発生させると共に、往復する振動の往路側と復路側とで振動の速度あるいは加速度が異なるように制御する入力装置を提案した。

この入力装置においては、振動の速度あるいは加速度が大きい方向においては、操作面と指との間に滑りが発生して、慣性の法則によって、指は、操作面の動きに追従しにくく、その位置に取り残される形となる。逆に、振動の速度あるいは加速度が小さい方向においては、操作面と指との間の摩擦力が作用して、慣性の法則によって、指には、操作面の動きと共に移動される力が働きやすくなる。

これにより、小さな可動領域で、振動の速度あるいは加速度が小さい側に効果的な引込み力を得ることができるようにし、従来技術のように、指の移動量が大きい場合に、これに応じて接触面の移動量も大きくしなければならないといった問題を解消するようにした。

しかしながら、操作面と、指の長手方向の仮想線とが成す指の角度によっては、指の構造により、引込みの感触が異なり、安定的な引込み力が得られない場合があることが分かった。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、指角度による影響を抑制して、安定的な引込み力が得られる入力装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

本発明では、操作側となる操作面（１１１）に対する操作者の指（Ｆ）の操作状態を検出する検出部（１１２）と、
検出部によって検出される操作状態に応じて、所定の機器（５０）に対する入力を行う制御部（１３０）と、
操作面の拡がる方向に操作面を振動させる駆動部（１２０）と、が設けられ、
指が操作面に接触しているときに、駆動部に対して制御部が、検出部による操作状態から推定される指の移動先（５２ａ）の方向に往復する振動を操作面に発生させると共に、往復する振動の往路側と復路側とで振動の速度あるいは加速度が異なるように制御する振動制御を実行する入力装置において、
制御部は、検出部による操作状態から、操作面と指の長手方向の仮想線とが成す指角度（θ）を推定すると共に、振動制御を実行する際に、指角度に応じて、往路側あるいは復路側における振動の速度あるいは加速度の大きさを変更することを特徴としている。

この発明によれば、制御部（１３０）によって、振動制御が実行されると、操作面（１１１）において、指（Ｆ）の移動先（５２ａ）の方向に往路側と復路側とで、速度あるいは加速度が異なる振動が発生される。振動の速度あるいは加速度が大きい方向においては、操作面（１１１）と指（Ｆ）との間に滑りが発生して、慣性の法則によって、指（Ｆ）は、操作面（１１１）の動きに追従しにくく、その位置に取り残される（置いていかれる）形となる。逆に、振動の速度あるいは加速度が小さい方向においては、操作面（１１１）と指（Ｆ）との間の摩擦力が作用して、慣性の法則によって、指（Ｆ）には、操作面（１１１）の動きと共に移動される力が働きやすくなり、総じて指（Ｆ）は、振動の速度あるいは加速度が小さい方向に引込まれる形となる。

よって、上記のように振動制御を実行することで、小さな可動領域で、振動の速度あるいは加速度が小さい側に効果的な引込み力を得ることができる。したがって、従来技術のように、指（Ｆ）の移動量が大きい場合に、これに応じて接触面の移動量も大きくしなければならないといった問題を無くすことができる。

ここで、操作面（１１１）に対する指（Ｆ）の角度が異なると、指（Ｆ）の構造（骨格、皮膚、筋肉等）により、引込みの感触が変化してしまう。

本発明では、制御部（１３０）は、検出部（１１２）による操作状態から、指角度（θ）を推定すると共に、振動制御を実行する際に、指角度（θ）に応じて、往路側あるいは復路側における振動の速度あるいは加速度の大きさを変更するようにしている。よって、指角度（θ）に伴う引込みの感触の変化を抑制することが可能となり、安定的な引込み力を得ることができる（詳細後述）。

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

車両における入力装置の搭載状態を示す説明図である。 第１実施形態における入力装置を示すブロック図である。 制御部が行う制御内容を示すフローチャートである。 １軸方向への指操作が行われる様子を示す説明図である。 ２軸方向への指操作が行われる様子を示す説明図である。 指が寝ている場合の引込みの状況を示す説明図である。 指が立っている場合の引込みの状況を示す説明図である。 指角度に対して標準振動パターンを変更する際の要領を示す説明図である。 第２実施形態において、指角度に対して標準振動パターンを変更する際の要領を示す説明図である。 第２実施形態の指角度を推定する要領を示す説明図である。 第３実施形態における入力装置を示すブロック図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
第１実施形態の入力装置１００を図１〜図８に示す。本実施形態の入力装置１００は、例えば、ナビゲーション装置５０を操作するための遠隔操作デバイスに適用したものである。入力装置１００は、ナビゲーション装置５０と共に、車両１０に搭載されている。ナビゲーション装置５０は、本発明の所定の機器に対応する。

ナビゲーション装置５０は、地図上における自車の現在位置情報、進行方向情報、あるいは操作者の希望する目的地への案内情報等を表示する航路誘導システムである。図１に示すように、ナビゲーション装置５０は、表示部としての液晶ディスプレイ５１を有している。液晶ディスプレイ５１は、車両１０のインストルメントパネル１１の車両幅方向の中央部に配置されて、表示画面５２が操作者によって視認されるようになっている。

ナビゲーション装置５０は、入力装置１００に対して別体で形成されており、入力装置１００から離れた位置に設定されている。ナビゲーション装置５０と入力装置１００とは、例えば、Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋバス（ＣＡＮバス（登録商標））によって接続されている。

液晶ディスプレイ５１の表示画面５２には、地図上における自車位置が表示されると共に、地図の拡大表示、縮小表示、および目的地案内等の設定のための各種操作ボタン５２ａが表示されるようになっている（図４、図５）。操作ボタン５２ａは、いわゆる操作アイコンと呼ばれるものである。また、表示画面５２には、後述する操作部１１０（操作面１１１）における操作者の指Ｆの位置に対応するように、例えば、矢印状にデザインされたポインタ５２ｂが表示されるようになっている（図４、図５）。

入力装置１００は、図１、図２に示すように、車両１０のセンターコンソール１２にて、アームレスト１３と隣接する位置に設けられ、操作者の手の届き易い範囲に配置されている。入力装置１００は、操作部１１０、駆動部１２０、および制御部１３０等を備えている。

操作部１１０は、いわゆるタッチパッドを形成するものであり、操作者の指Ｆによって、ナビゲーション装置５０に対する入力操作を行う部位となっている。操作部１１０は、操作面１１１、およびタッチセンサ１１２等を有している。

操作面１１１は、アームレスト１３と隣接する位置で操作者側に露出して、操作者が指操作を行う平面部となっており、例えば、表面全体にわたって指の滑りを良くする素材等が設けられることで形成されている。操作面１１１上における操作者の指操作により、表示画面５２に表示される各種操作ボタン５２ａに対する操作（選択、押込み決定等）のための入力ができるように設定されている。表示画面５２における操作ボタン５２ａは、本発明の操作面における「操作状態から推定される指の移動先」に対応する。

タッチセンサ１１２は、操作面１１１の裏面側に設けられた、例えば、静電容量式の検出部である。タッチセンサ１１２は、矩形の平板状に形成されており、タッチセンサ１１２表面に対する操作者の指Ｆによる操作状態を検出するようになっている。

タッチセンサ１１２は、操作面１１１上のｘ軸方向（図３、図４）に沿って延びる電極と、ｙ軸方向（図３、図４）に沿って延びる電極とが格子状に配列されることにより形成されている。これら各電極は、後述する制御部１３０と接続されている。

各電極は、タッチセンサ１１２に近接する操作者の指Ｆの位置で（操作位置座標で）、指Ｆと操作面１１１（タッチセンサ１１２）との距離に応じて静電容量を発生させるようになっており、発生される静電容量の信号（感度値）が制御部１３０に出力されるようになっている。静電容量の信号は、主に、指Ｆが操作面１１１に接触している領域で相対的に大きく発生されるが、指Ｆが操作面１１１から離れている領域（ホバー領域）でも、指Ｆと操作面１１１との距離に応じて静電容量の信号が発生される。尚、タッチセンサ１１２表面は、絶縁材よりなる絶縁シートによって覆われている。

上記操作面１１１およびタッチセンサ１１２は、筐体によって支持されている。筐体は、例えば、センターコンソール１２の内部に配置されている。

駆動部１２０は、操作面１１１の拡がる方向に操作面１１１を、ｘ、ｙ軸の２軸方向に振動させるものであり、操作面１１１の周囲４辺の少なくとも１辺に設けられている。駆動部１２０は、後述する制御部１３０と接続されており、制御部１３０によって振動発生の制御がなされるようになっている。

駆動部１２０は、２軸方向のうち、１軸方向のみの振動を有効にすることで、操作面１１１には１軸方向（ｘ軸方向、あるいはｙ軸方向）の振動を発生させ、また、２軸方向の振動を同時に有効にすることにより、操作面１１１には両振動を合成した斜め方向の振動を発生させることができるようになっている。

また、駆動部１２０は、往復する振動の往路側と復路側とにおいて、振動の速度あるいは加速度が異なるように作動することができるようになっている。

駆動部１２０としては、例えば、ソレノイド、ボイスコイルモータ等の電磁アクチュエータ、あるいはピエゾ等の振動体、更には、上記振動体とバネとが組み合わされたもの等を用いることができる。例えば、１つの振動体が２軸方向の振動を発生させるものであれば、操作面１１１の周囲４辺のうち少なくとも１つの辺部に１つの振動体を設けることで、駆動部１２０を形成することができる。あるいは、振動体が１軸方向のみの振動を発生させるものであれば、操作面１１１の周囲の隣合う２つの辺部にそれぞれ１つの振動体（合計２つ）を設けることで、駆動部１２０を形成することができる。あるいは、１軸方向の振動体とバネとの組合せを、対向する辺部に設けて、振動方向が直交するように２組設けることで駆動部１２０を形成することができる。

制御部１３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、および記憶媒体等を有している。制御部１３０は、タッチセンサ１１２から得られる信号から、操作者の指Ｆの操作状態として、操作面１１１上における指Ｆの接触位置（表示画面５２上のポインタ５２ｂの位置）、感度分布（静電容量の感度分布）、接触形状（静電容量変化の得られる領域）等を取得する。更に、制御部１３０は、各種操作ボタン５２ａのうち操作者の指Ｆ（ポインタ５２ｂ）から一番近い操作ボタン５２ａへの方向、および操作者の指Ｆ（ポインタ５２ｂ）から一番近い操作ボタン５２ａまでの距離等を取得する。

加えて、制御部１３０は、操作状態として、操作面１１１上において、操作ボタン５２ａに相当する位置での押込み操作の有無等を取得する。そして、制御部１３０は、これらの操作状態に応じて駆動部１２０による振動の発生状態を制御するようになっている（詳細後述）。

本実施形態の入力装置１００の構成は以上のようになっており、以下、作動および作用効果について、図３〜図８を加えて説明する。図３は、制御部１３０が実行する制御内容を示すフローチャートである。

まず、制御部１３０は、図３に示すステップＳ１００で、タッチセンサ１１２から得られる信号によって、操作者の指Ｆが操作面１１１にタッチ（接触）しているか否かを判定する。制御部１３０は、否と判定すれば、ステップＳ１１０で、駆動部１２０による操作面１１１への振動発生を停止して、ステップＳ１００を繰り返し、肯定判定すれば、ステップＳ１２０に移行する。尚、図４、図５に示すように、操作者の指Ｆが操作面１１１にタッチされると、表示画面５２におけるポインタ５２ｂの表示が有効となって、操作面１１１上における操作者の指Ｆの接触位置に対応するように、ポインタ５２ｂが表示画面５２に表示される。

ステップＳ１２０では、制御部１３０は、タッチセンサ１１２から得られる静電容量の信号から、操作面１１１と、指Ｆの長手方向の仮想線（図６、図７）と、が成す角度を指角度θとして推定する。制御部１３０は、指角度θを、操作面１１１に対する指Ｆの接触状態を示す感度分布、ここでは、タッチセンサ１１２によって得られる静電容量の分布から推定するようにしている。以下、指Ｆの長手方向を上下方向、長手方向に交差する方向を左右方向（幅方向）と呼ぶことがある。

例えば、図８の上段に示すように、静電容量の分布においては、指Ｆの幅Ｗに対する長手方向の寸法が、指角度θに応じて変化する。指角度θが小さい側から大きくなるにつれて、静電容量の分布における長手方向の寸法は、小さくなっていく（パターン１→３）。特に、指角度θが小さい場合であると、指Ｆが直接的に操作面１１１に接触していなくても、近接する領域で静電容量の分布が得られ、長手方向の寸法は大きく得られる。

制御部１３０は、静電容量の分布の長手方向の寸法に応じて、指角度θを推定する。そして、ここでは、推定される指角度θの範囲を、図８の中段に示すように、例えば、０≦θ≦３０度、３０＜θ≦６０度、６０＜θ≦９０度のような３つの範囲に分けて、パターン１〜３と定義している。

次に、ステップＳ１３０で、制御部１３０は、操作者の指Ｆが各種操作ボタンのうち、いずれかの操作ボタン５２ａを選択中か否かを判定する。制御部１３０は、操作者の指Ｆの位置がいずれかの操作ボタン５２ａに重なる位置にあると選択中（Ｙｅｓ）であると判定し、操作者の指Ｆの位置がいずれの操作ボタン５２ａにも重ならない位置であると選択中ではない（Ｎｏ）と判定する。

尚、操作者の指Ｆがいずれの操作ボタン５２ａも選択中ではないという状態は、いずれの操作ボタン５２ａに対しても操作者の指Ｆは離れた位置にあり、いずれかの操作ボタン５２ａに向けて移動されている状態を示す。制御部１３０は、ステップＳ１３０で、否と判定すると、ステップＳ１４０に移行する。

ステップＳ１４０では、制御部１３０は、操作者の指Ｆの操作状態から、指Ｆの移動先となる操作ボタン５２ａを推定する。ここでは、現在の指Ｆの位置から一番近い操作ボタン５２ａを移動先の操作ボタン５２ａとして推定する。

そして、制御部１３０は、表示画面５２におけるポインタ５２ｂの位置（操作面１１１上の操作者の指Ｆの位置）から、操作者の指Ｆが移動しようとする操作ボタン５２ａの位置へのベクトルを算出する。ベクトル算出にあたって、制御部１３０は、ポインタ５２ｂの位置と操作ボタン５２ａの位置との距離（ベクトルの長さ）と、ポインタ５２ｂの位置から操作ボタン５２ａの位置に向かう方向（ベクトルの向き）とを算出する。

次に、ステップＳ１５０で、制御部１３０は、算出したベクトルの方向に引込み力を発生させるための標準振動パターンを設定すると共に、ステップＳ１２０で推定した指角度θに応じて、標準振動パターンを一部変更する。

即ち、制御部１３０は、まず、標準振動パターンとして、算出したベクトルの向き（指の移動先の方向）に往復する振動を設定する。例えば、制御部１３０は、上記ベクトルがｘｙの２軸方向のうち、いずれか一方の軸方向（例えばｙ軸方向）であると、図４に示すように、その軸方向に沿う振動を設定する。また、制御部１３０は、上記ベクトルが２軸に対して傾いている場合であると、図５に示すように、２軸方向の合成によって得られる斜め方向の振動を設定する。

そして、制御部１３０は、往復する振動の往路側と復路側とで振動の速度あるいは加速度が異なるように設定する。ここでは、往路側は、操作者の指Ｆが移動しようとする方向としており、制御部１３０は、図８中の波形例における実線で示すように、復路側よりも往路側の速度あるいは加速度が小さくなるように標準振動パターンを設定する。尚、図８では、振動の速度あるいは加速度のうち、一例として、加速度を振動の制御対象として示している。

ここで、引込みの感触について、事前に以下の確認をしている。即ち、図６に示すように、指Ｆが操作面１１１に対して寝ている場合、つまり、指角度θが相対的に小さい場合であると、引込み力による指の引込みは、指Ｆの長手方向に交差する方向（図６中の左右方向）に誘導されやすく、指Ｆの長手方向（図６中の上下方向）に誘導されにくい傾向がある。また、図７に示すように、指Ｆが操作面１１１に対して立っている場合、つまり、指角度θが相対的に大きい場合であると、引込み力による指の引込みは、指Ｆの長手方向（図７中の上下方向）に誘導されやすく、指Ｆの長手方向に交差する方向（図７中の左右方向）に誘導されにくい傾向がある。これは、指Ｆの構造（骨格、皮膚、筋肉等）によるものと考えられる。

よって、制御部１３０は、推定した指角度θに応じて、標準振動パターンにおける速度あるいは加速度の大きさを変更した変更振動パターンを設定する。変更振動パターンは、図８中の波形例において破線で示したものである。具体的な変更振動パターンの設定要領は、図８の下段に示すようになっている。

１．パターン１（指角度θが相対的に小さいとき）
制御部１３０は、指Ｆが長手方向（上下方向）に移動される場合であると、標準振動パターンに比べて、往路側の速度あるいは加速度を小さく設定し、また復路側の速度あるいは加速度を大きく設定する。これにより、上下方向の引込み感がより大きく得られるようにする。また、制御部１３０は、指Ｆが長手方向に交差する方向（左右方向）に移動される場合であると、標準振動パターンに比べて、往路側の速度あるいは加速度を大きく設定し、また復路側の速度あるいは加速度を小さく設定する。これにより、左右方向の引込み感が抑えられるようにする。

２．パターン２（指角度θが相対的に中間的なとき）
この場合は、制御部１３０は、変更振動パターンの設定は行わずに、標準振動パターンを使用する。

３．パターン３（指角度θが相対的に大きいとき）
制御部１３０は、指Ｆが長手方向（上下方向）に移動される場合であると、標準振動パターンに比べて、往路側の速度あるいは加速度を大きく設定し、また復路側の速度あるいは加速度を小さく設定する。これにより、上下方向の引込み感が抑えられるようにする。また、制御部１３０は、指Ｆが長手方向に交差する方向（左右方向）に移動される場合であると、標準振動パターンに比べて、往路側の速度あるいは加速度を小さく設定し、また復路側の速度あるいは加速度を大きく設定する。これにより、左右方向の引込み感がより大きく得られるようにする。

尚、往路側あるいは復路側の振動の速度あるいは加速度の大きさを設定、更には変更するにあたっては、振動の振幅を変更する、振動の周波数を変更する、あるいは往路側と復路側の波形におけるデューティ比（復路側振動時間／（往路側振動時間＋復路側振動時間））を変更する等で対応可能である。

例えば、振動の振幅を大きくすることで、振動の速度あるいは加速度を大きくし、振動の振幅を小さくすることで振動の速度あるいは加速度を小さくすることができる。また、振動の周波数を大きくすることで、振動の速度あるいは加速度を大きくし、振動の周波数を小さくすることで振動の速度あるいは加速度を小さくすることができる。更には、デューティ比を小さくすることで、復路側の速度あるいは加速度を大きくし、往路側の速度あるいは加速度を小さくすることができる。逆に、デューティ比を大きくすることで、復路側の速度あるいは加速度を小さくし、往路側の速度あるいは加速度を大きくすることができる。

そして、ステップＳ１６０にて、制御部１３０は、上記のようにベクトルの方向、および指角度θに応じて設定した振動パターン（標準振動パターン、あるいは変更振動パターン）となるように、駆動部１２０を駆動させて、操作面１１１を振動させる。尚、標準振動パターンに基づく操作面１１１への振動付加は、本発明の振動制御に対応する。 ステップＳ１６０の後、操作者の指Ｆによって、操作者が希望する操作ボタン５２ａが選択されるまで（ステップＳ１３０でＹｅｓ場合）、制御部１３０は、ステップＳ１００、Ｓ１２０〜Ｓ１６０を繰り返す。

上記ステップＳ１００、Ｓ１２０〜Ｓ１６０を繰り返す中で、ステップＳ１３０で、肯定判定すると、制御部１３０は、ステップＳ１７０で、操作ボタン５２ａに対する押込み操作があったか否かを判定する。押込み操作は、操作者の操作ボタン５２ａに対する選択決定を示す操作であり、操作者が操作面１１１上で、操作ボタン５２ａに対応する位置で指を押込むことで行われる。ステップＳ１７０で肯定判定すると、制御部１３０は、ステップＳ１８０で押込み決定処理を行う。つまり、操作ボタン５２ａに対応する指示をナビゲーション装置５０に対して行う。尚、ステップＳ１７０で否定判定すると、ステップＳ１００に戻る。

そして、ステップＳ１９０で、制御部１３０は、操作者の指Ｆに対してクリック感を与えるための振動（クリック感振動）を発生させる。ここでは、駆動部１２０を流用して、上記ステップＳ１５０、Ｓ１６０における引込み用の振動とは異なり、駆動部１２０を単発的に振動させることで、操作者が押込み操作をしたことが認識できるようにする。

以上のように本実施形態では、制御部１３０によって、振動制御が実行されると、操作面１１１において、指Ｆの移動先（操作ボタン５２ａ）の方向に往路側と復路側とで、速度あるいは加速度が異なる振動が発生される。振動の速度あるいは加速度が大きい方向においては、操作面１１１と指Ｆとの間に滑りが発生して、慣性の法則によって、指Ｆは、操作面１１１の動きに追従しにくく、その位置に取り残される（置いていかれる）形となる。逆に、振動の速度あるいは加速度が小さい方向においては、操作面１１１と指Ｆとの間の摩擦力が作用して、慣性の法則によって、指Ｆには、操作面１１１の動きと共に移動される力が働きやすくなり、総じて指Ｆは、振動の速度あるいは加速度が小さい方向に引込まれる形となる。

よって、上記のように振動制御を実行することで、小さな可動領域で、振動の速度あるいは加速度が小さい側に効果的な引込み力を得ることができる。したがって、従来技術のように、指の移動量が大きい場合に、これに応じて接触面の移動量も大きくしなければならないといった問題を無くすことができる。

尚、本実施形態では、振動の往路側を移動先の方向としており、制御部１３０は、駆動部１２０に対して、復路側よりも往路側の速度あるいは加速度を小さくするようにしている。これにより、操作ボタン５２ａに近づいて行こうとしている操作者の指Ｆに対して、この操作ボタン５２ａに引込ませるような引込み力を発生させることができる。

ここで、操作面１１１に対する指Ｆの角度（指角度θ）が異なると、指Ｆの構造（骨格、皮膚、筋肉等）により、引込みの感触が変化してしまう。

本実施形態では、制御部１３０は、タッチセンサ１１２による操作状態から、指角度θを推定すると共に、振動制御を実行する際に、指角度θに応じて、往路側あるいは復路側における振動の速度あるいは加速度の大きさを変更するようにしている。よって、指角度θに伴う引込みの感触の変化を抑制することが可能となり、安定的な引込み力を得ることができる。

また、本実施形態では、制御部１３０は、タッチセンサ１１２によって検出され、操作面１１１に対する指Ｆの接触状態を示す感度分布から、指角度θを推定するようにしている。更に、制御部１３０は、感度分布を、タッチセンサ１１２によって得られる静電容量の分布から捉えるようにしている。これにより、容易に（専用の機器の設定を不要として）、且つ正確に指角度θを推定することができる。

静電容量の分布から指角度θを推定することで、特に、指角度θが小さい場合、指Ｆが直接的に操作面１１１に接触していなくても、近接する領域（ホバー領域）での静電容量の分布も得られるため、指角度θの推定がしやすくなる。

また、制御部１３０は、タッチセンサ１１２より操作状態として、操作面１１１に対する押込み操作を取得すると（ステップＳ１７０）、駆動部１２０に対して、引込みのための振動とは異なり、操作者の指Ｆに対してクリック感を与えるクリック感振動を発生させるようにしている（ステップＳ１９０）。これにより、駆動部１２０を流用して、操作者に選択決定操作を認識させることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態を図９、図１０に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、指角度θの推定方法を変更したものである。

本実施形態では、制御部１３０は、操作面１１１に対する指Ｆの接触領域を示す接触形状から指角度θを推定するようにしている。例えば、図９の上段、および図１０に示すように、タッチセンサ１１２によって、検知された指Ｆの接触形状から、指Ｆの長手方向（上下方向）の寸法と、長手方向に交差する交差方向（左右方向、幅方向）の寸法との比（比ｒ＝上下長／左右長）を把握して、指角度θを推定する。

即ち、指角度θが小さい側から大きくなるにつれて、接触形状における長手方向（上下方向）の寸法は小さくなっていき、比ｒも小さくなっていく（パターン１→３）。よって、制御部１３０は、比ｒに応じて、指角度θを推定する。そして、ここでは、推定される指角度θの範囲を、図９の中段に示すように、比ｒに応じて（１．４≦ｒ、１．０＜ｒ≦１．４、ｒ＜１．０）、例えば、０≦θ≦３０度、３０＜θ≦６０度、６０＜θ≦９０度のような３つの範囲に分けて、パターン１〜３と定義している。

尚、指角度θに対する振動パターン（標準振動パターン、および変更振動パターン）の設定は、上記第１実施形態と同じである。本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態の入力装置１００Ａを図１１に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態に対して、指Ｆを撮影する撮影部としてのカメラ１４０を追加して、制御部１３０は、タッチセンサ１１２によって検出された操作状態に代えて、カメラ１４０によって撮影された指Ｆの画像から、指角度θを推定するようにしている。

カメラ１４０は、例えば、複数の方向から同時に撮影して奥行方向の情報も記録できるステレオカメラ、あるいは、ＴｏＦ（Time of Flight）方式を用いて対象物を立体的に撮影するＴｏＦカメラ等が使用される。カメラ１４０は、例えば、車両天井や、操作部１１０に隣接する位置等に取付けされており、操作面１１１を操作する操作者の指Ｆ（指の形等）を検出するようになっている。

制御部１３０は、指Ｆの画像から指角度θを推定し、指角度θに応じて、上記第１、第２実施形態と同様に、振動パターン（標準振動パターン、および変更振動パターン）の設定を行う。尚、指Ｆの位置、指Ｆから一番近い操作ボタン５２ａまでの方向、距離等については、上記各実施形態と同様に、タッチセンサ１１２によって検出されるようにしている。

本実施形態では、上記各実施形態に対して、指角度θを指Ｆの画像から推定するので、より正確な指角度θの推定が可能となり、より安定的な引込みの力を得ることができる。

（その他の実施形態）
上記各実施形態では、指角度θを推定するために、タッチセンサ１１２（指Ｆの感度分布、接触形状）、あるいはカメラ１４０（指Ｆの画像）等を用いたが、これに代えて、例えば、指Ｆや手に装着されるウェアラブル機器を用いて、指角度θを推定するものとしてもよい。

また、上記各実施形態では、タッチセンサ１１２としては、静電容量式のものに限らず、他の感圧式等、各種タイプのものを使用することができる。

また、上記各実施形態では、推定した指角度θの範囲をパターン１〜３に分けたが、これに限定されるものではなく、２パターン、あるいは４パターン以上として、振動パターンにおける往路側、および復路側の振動の速度あるいは加速度を変化させる量を変えたものとしてもよい。

また、上記各実施形態では、制御部１３０は、操作者の指Ｆの操作状態から、指Ｆの移動先となる操作ボタン５２ａを推定するにあたって、現在の指Ｆの位置から一番近い操作ボタン５２ａを移動先の操作ボタン５２ａとして推定するようにした。しかしながら、これに限定されることなく、例えば、過去の所定期間における操作者の使用頻度の高い操作ボタン５２ａを移動先となる操作ボタン５２ａとして推定してもよい。あるいは、現時点での操作者の指Ｆの移動しようとするその先にある操作ボタン５２ａを移動先となる操作ボタン５２ａとして推定してもよい。

また、上記各実施形態では、操作ボタン５２ａに近づいていく操作者の指Ｆに対して操作ボタン５２ａ側に引込み力を発生させるものとしたが、これに加えて、操作者の指Ｆが操作ボタン５２ａの近傍から離れようとするときに、操作ボタン５２ａ側に向かう引込み力を発生させるものとしてもよい。この場合は、操作者の指Ｆが操作ボタン５２ａに対して離れていく方向に振動を発生させ、離れていく方向を往路側、その反対方向を復路側とし、復路側の振動の速度あるいは加速度を往路側よりも小さくするようにしてやればよい。

また、上記各実施形態では、操作部１１０として、いわゆるタッチパッド式のもとしたが、これに限らず、液晶ディスプレイ５１の表示画面５２が透過されて操作面１１１に視認されるいわゆるタッチパネル式のものにも適用可能である。

また、上記各実施形態では、図３で説明したステップＳ１７０〜ステップＳ１９０で、押込み操作があると、クリック感を与えるクリック感振動を発生させるものとした。しかしながら、本発明は、基本的には、往路側と復路側とで振動の速度あるいは加速度が異なるようにすることで、引込み力を発生させると共に、推定した指角度θに応じて、速度あるいは加速度を変更することで引込み力の安定化を図るものとしており、ステップＳ１７０〜ステップＳ１９０を廃止したものとしてもよい。

また、上記各実施形態では、入力装置１００、１００Ａによる入力制御の対象（所定の機器）として、ナビゲーション装置５０としたが、これに限定されることなく、車両用の空調装置、あるいは車両用オーディオ装置等の他の機器にも適用することができる。

５０ ナビゲーション装置（所定の機器）
５２ａ 操作ボタン（移動先）
１００、１００Ａ 入力装置
１１１ 操作面
１１２ タッチセンサ（検出部）
１２０ 駆動部
１３０ 制御部
１４０ カメラ（撮影部）
Ｆ 操作者の指
θ 指角度

Claims (5)

1. 操作側となる操作面（１１１）に対する操作者の指（Ｆ）の操作状態を検出する検出部（１１２）と、
   前記検出部によって検出される前記操作状態に応じて、所定の機器（５０）に対する入力を行う制御部（１３０）と、
   前記操作面の拡がる方向に前記操作面を振動させる駆動部（１２０）と、が設けられ、
   前記指が前記操作面に接触しているときに、前記駆動部に対して前記制御部が、前記検出部による前記操作状態から推定される前記指の移動先（５２ａ）の方向に往復する振動を前記操作面に発生させると共に、前記往復する振動の往路側と復路側とで前記振動の速度あるいは加速度が異なるように制御する振動制御を実行する入力装置において、
   前記制御部は、前記検出部による前記操作状態から、前記操作面と前記指の長手方向の仮想線とが成す指角度（θ）を推定すると共に、前記振動制御を実行する際に、前記指角度に応じて、前記往路側あるいは前記復路側における前記振動の速度あるいは加速度の大きさを変更する入力装置。
2. 前記制御部は、前記検出部によって検出され、前記操作面に対する前記指の接触状態を示す感度分布から、前記指角度を推定することを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
3. 前記検出部は、静電容量式のタッチセンサであり、
   前記制御部は、前記感度分布を、前記タッチセンサによって得られる静電容量の分布から捉える請求項２に記載の入力装置。
4. 前記制御部は、前記検出部によって検出され、前記操作面に対する前記指の接触領域を示す接触形状から前記指角度を推定することを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
5. 前記指を撮影する撮影部（１４０）を備え、
   前記制御部は、前記検出部によって検出された前記操作状態に代えて、前記撮影部によって撮影された前記指の画像から、前記指角度を推定する請求項１に記載の入力装置。

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