JP2020177440A - 制御装置及び報知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザに与える違和感を抑制することができる制御装置及び報知装置を提供する。【解決手段】報知装置１は、操作面２００になされた操作を受け付ける操作受付部２と、操作が受け付けられたことを示す操作フィードバックを振動と音によって報知する報知部３と、制御装置４と、を備えて概略構成されている。制御装置４は、なされた操作を受け付けたことを示す操作フィードバックを振動と音によって報知する際、振動を生成する信号を特徴付ける特徴量に到達するタイミングと音を生成する信号を特徴付ける特徴量に到達するタイミングが一致するように、いずれか一方の信号の出力を遅らせる制御部４０を備えて概略構成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、制御装置及び報知装置に関する。

従来の技術として、振動による触覚フィードバックを呈示するタッチインタフェースモジュールが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このタッチインタフェースモジュールは、タッチ表面に対するユーザの接触が検出された場合、タッチ表面に振動を付加して触覚フィードバックを発生させる。

特開２０１９−３６３２１号公報

このようなタッチインタフェースモジュールが、例えば、振動による触覚フィードバックに音を加えて操作を受け付けたことを示す操作フィードバックを報知する場合、振動と音の発生開始のタイミングを合わせて出力すると、振動と音を特徴付ける特徴量の時間的なずれにより、ユーザに違和感を生じさせる可能性がある。

従って本発明の目的は、ユーザに与える違和感を抑制することができる制御装置及び報知装置を提供することにある。

本発明の一態様は、なされた操作を受け付けたことを示す操作フィードバックを振動と音によって報知する際、振動を生成する信号を特徴付ける特徴量に到達するタイミングと音を生成する信号を特徴付ける特徴量に到達するタイミングが一致するように、いずれか一方の信号の出力を遅らせる制御部を備えた制御装置を提供する。

本発明によれば、ユーザに与える違和感を抑制することができる。

図１（ａ）は、実施の形態に係る報知装置が配置された車両内部の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、報知装置のブロック図の一例である。 図２（ａ）は、実施の形態に係る報知装置のタッチパッドの一例を示す上面図であり、図２（ｂ）は、タッチパッドの一例を示す側面図であり、図２（ｃ）は、報知装置の特徴量情報の一例を説明するための概略図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、信号の特徴量の一例を説明するためのグラフである。 図４は、実施の形態に係る振動生成信号と音生成信号の一例を示すグラフである。 図５は、実施の形態に係る制御部によって特徴量が一致するように調整された振動生成信号と音生成信号の一例を示すグラフである。 図６は、実施の形態に係る複数の特徴量を有する振動と音を測定した波形の一例を示すグラフである。 図７は、実施の形態に係る制御部によって複数の特徴量が一致するように調整された振動生成信号と音生成信号の一例を示すグラフである。 図８は、実施の形態に係る報知装置の動作の一例を示すフローチャートである。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る制御装置は、なされた操作を受け付けたことを示す操作フィードバックを振動と音によって報知する際、振動を生成する信号を特徴付ける特徴量に到達するタイミングと音を生成する信号を特徴付ける特徴量に到達するタイミングが一致するように、いずれか一方の信号の出力を遅らせる制御部を備えて概略構成されている。

この制御装置は、振動と音によって操作フィードバックを呈示する場合、振動と音を特徴付ける互いの特徴量が一致するタイミングで信号が出力されるので、振動と音の発生開始を合わせる場合と比べて、ユーザに与える違和感を抑制することができる。

[実施の形態]
（報知装置１の概要）
以下に本実施の形態に係る報知装置の一例について各図を参照しながら説明する。なお以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図１（ｂ）では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。

報知装置１は、図１（ａ）〜図２（ｂ）に示すように、操作面２００になされた操作を受け付ける操作受付部２と、操作が受け付けられたことを示す操作フィードバックを振動と音によって報知する報知部３と、制御装置４と、を備えて概略構成されている。

この報知装置１は、車両８に搭載されている。報知装置１は、この車両８の車載装置８５と電気的に接続され、車載装置８５を操作するように構成されている。この車載装置とは、例えば、空調装置、音楽再生装置、映像再生装置、ナビゲーション装置、及び車両８の基本的な設定や自動運転の制御などを行う車両制御装置などである。

報知装置１は、操作対象である車載装置８５から出力されるトリガ信号Ｓ_６に応じて振動と音により、操作フィードバックを行うように概略構成されている。車載装置８５は、報知装置１が操作を受け付けたことで出力した操作情報Ｓ_５に基づいてなされた操作を判定し、判定した操作に応じた操作フィードバックを実行させるトリガ信号Ｓ_６を出力する。なお報知装置１は、特定の操作を受け付けたことによって操作フィードバックを行うように構成されても良い。この特定の操作は、一例として、プッシュ操作である。

（操作受付部２の構成）
本実施の形態の操作受付部２は、図１（ｂ）に示すように、タッチパッド２０と、荷重センサ２１と、を備えて概略構成されている。

タッチパッド２０は、車両８のフロアコンソール８０に配置されている。このタッチパッド２０は、ユーザの体の一部（例えば、操作指）や専用のペンで操作面２００に触れることにより、触れた操作面２００上の位置を検出するものである。

ユーザは、操作面２００に操作を行って表示装置８１に表示されたカーソルの移動、リストのスクロール、アイコンの選択、決定などを指示することにより、接続された車載装置８５の操作を行うことができる。タッチパッド２０としては、例えば、抵抗膜方式、赤外線方式、静電容量方式などのタッチパッドを用いることが可能である。本実施の形態のタッチパッド２０は、一例として、静電容量方式のタッチパッドである。このタッチパッド２０は、操作面２００になされたタッチ操作、タップ操作、なぞり操作、ジェスチャ操作などを受け付ける。

タッチパッド２０は、絶縁を保ちながら交差する複数の電極を有し、複数の電極の全交点における静電容量を読み出して静電情報Ｓ_１として制御装置４に周期的に出力する。制御装置４は、静電しきい値４２を有し、取得した静電情報Ｓ_１の静電容量と静電しきい値４２とを比較し、静電しきい値４２以上である静電容量に基づいて操作がなされた操作面２００の座標を算出する。この座標は、例えば、加重平均などを用いて算出される。

タッチパッド２０の裏面２０１には、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、荷重センサ２１と、後述する振動アクチュエータ３０と、が取り付けられている。この荷重センサ２１は、操作指９によって操作面２００に付加された荷重Ｆを検出する。そして荷重センサ２１は、検出した荷重Ｆの情報である荷重情報Ｓ_２を制御装置４に出力する。制御装置４は、荷重しきい値４３を有し、取得した荷重情報Ｓ_２の荷重と荷重しきい値４３とを比較し、荷重が荷重しきい値４３以上となった場合、操作面２００にプッシュ操作がなされたと判定する。

なお制御装置４は、プッシュ操作の他に、操作面２００に対する操作指９の接触を判定するように構成されても良い。この際、制御装置４は、例えば、接触に関するしきい値と、プッシュ操作に関する荷重しきい値４３と、を有している。制御装置４は、タッチパッド２０によって検出された静電容量が静電しきい値４２以上であり、かつ検出された荷重が接触に関するしきい値以上であった場合、操作面２００に接触があったとして座標を算出する。

本実施の形態の操作受付部２は、タッチパッド２０と荷重センサ２１であったがこれに限定されず、いずれか一方であっても良い。また変形例として操作受付部２は、操作面２００になされたプッシュ操作を検出するマイクロスイッチを有して構成されても良いし、操作レバーやダイヤルの操作を受け付けるように構成されても良い。報知装置１は、操作レバーやダイヤルが操作された場合、操作レバーやダイヤルに対する振動と、この振動に連動して音を操作フィードバックとして報知する。

（報知部３の構成）
報知部３は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、振動を生成する振動アクチュエータ３０と、音を出力する音出力部３１と、を備えて概略構成されている。

振動アクチュエータ３０は、例えば、圧電アクチュエータ、ボイスコイルモータ、モータなどを備えて概略構成されている。本実施の形態の振動アクチュエータ３０は、圧電素子を備えて構成される圧電アクチュエータである。振動アクチュエータ３０は、制御装置４から出力される振動生成信号Ｓ_３に応じた振動を操作面２００に付加する。この振動は、図２（ｂ）に矢印で示すように、振動が付加される前の基準位置から上下に操作面２００を移動させる振動である。なお基準位置は、図２（ｂ）に一点鎖線で示す操作面２００の位置である。

音出力部３１は、図１（ａ）に示すように、車両８に搭載されたスピーカを含んで概略構成されている。このスピーカは、車両８の左右のドア、左右のピラー、タッチパッド２０などに配置されている。音出力部３１は、制御装置４から出力される音生成信号Ｓ_４に応じた音を出力する。

（制御装置４の構成）
制御装置４は、なされた操作を受け付けたことを示す操作フィードバックを振動と音によって報知する際、振動を生成する信号を特徴付ける特徴量に到達するタイミングと音を生成する信号を特徴付ける特徴量に到達するタイミングが一致するように、いずれか一方の信号の出力を遅らせる制御部４０を備えて概略構成されている。なお制御装置４は、いずれか一方に限定されず、信号を相対的に遅くしたり早くしたり調整してタイミングを一致させても良い。

制御部４０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、加工などを行うＣＰＵ（＝Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（＝Random Access Memory）４１及びＲＯＭ（＝Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部４０が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭ４１は、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられると共に、静電しきい値４２、荷重しきい値４３、信号情報４４及び特徴量情報４５を記憶している。また制御部４０は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて動作を行う。なお静電しきい値４２、荷重しきい値４３、信号情報４４及び特徴量情報４５は、ＨＤＤ（＝Hard Disk Drive）やＳＳＤ（＝Solid State Drive）などの記憶装置に記憶されても良い。

信号情報４４は、検出された操作ごとの振動生成信号Ｓ_３と音生成信号Ｓ_４の情報である。制御部４０は、検出された操作に応じた振動生成信号Ｓ_３と音生成信号Ｓ_４を信号情報４４から読み出して報知を行う。

制御部４０は、振動を生成する信号（振動生成信号Ｓ_３）の特徴量と音を生成する信号（音生成信号Ｓ_４）の特徴量とを関連付けた情報である特徴量情報４５を有している。この特徴量情報４５は、一例として、図２（ｃ）に示すように、振動生成信号Ｓ_３の波形の開始時間から特徴量に至るまでの特徴量時間αと、音生成信号Ｓ_４の波形の開始時間から特徴量に至るまでの特徴量時間βと、その特徴量時間の差ｄ（＝β−α）と、に関する情報である。制御部４０は、この差ｄがゼロとなるように各信号の波形の開始時間を調整する。

この特徴量情報４５は、予め記憶されていても良いし、操作対象である車載装置８５から取得しても良いし、操作フィードバックを行う際に振動生成信号Ｓ_３と音生成信号Ｓ_４とから検出して生成されても良い。本実施の形態の特徴量情報４５は、報知する操作フィードバックごとに予め記憶されている。なお報知装置１は、特徴量情報４５を生成する場合、特徴量を検出する検出部を備えて構成される。この検出部は、例えば、ピークホールド回路や特徴量を検出するソフトウェアなどを備えて概略構成される。

なお図２（ｃ）では、一例として、振動生成信号Ｓ_３と音生成信号Ｓ_４の組み合わせが一つのみ図示されているが、報知する操作フィードバックの種類に応じて複数の信号の組み合わせがある。報知装置１は、その組み合わせごとの差ｄを有する特徴量情報４５を予め記憶している。

この特徴量とは、信号の振幅のピーク、信号の振幅の絶対値の最大値、信号の波形の塊と波形の塊の間などである。なお特徴量は、信号の振幅のピークが好ましいがこれに限定されない。ここでは、特徴量について、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照しながら説明する。この図３（ａ）及び図３（ｂ）は、縦軸が振幅Ｘ、横軸が時間ｔであり、信号Ｓ_ａ及び信号Ｓ_ｂの開始時間を原点としている。

図３（ａ）に示す信号Ｓ_ａは、１周期の正弦波から構成されている。この信号Ｓ_ａを特徴付ける特徴量は、振幅の正のピーク（最大値）である特徴量５ａ、振幅の負のピーク（最小値）である特徴量５ｃ、及び上側の波形と下側の波形の間の特徴量５ｂである。なお特徴量は、図中において丸で囲った中央の値である。

また図３（ｂ）に示す信号Ｓ_ｂは、２つの波形の塊が繋がった信号となっている。この信号Ｓ_ｂの特徴量は、最初の波形の塊では、正のピーク（最大値）である特徴量５ｅ、負のピーク（最小値）である特徴量５ｄなどである。また信号Ｓ_ｂの特徴量は、二番目の波形の塊では、正のピーク（最大値）である特徴量５ｈ、負のピーク（最小値）である特徴量５ｇなどである。さらに信号Ｓ_ｂの特徴量は、振幅の絶対値の最大値である場合、特徴量５ｅである。またさらに信号Ｓ_ｂの特徴量は、波形の塊と波形の塊の間である場合、特徴量５ｆである。

図４は、上側が振動生成信号Ｓ_３であり、下側が音生成信号Ｓ_４である。この図４の上側は、縦軸が加速度Ａ、横軸が時間ｔである。図４の下側は、縦軸が音圧Ｂ、横軸が時間ｔである。なお図４において振動生成信号Ｓ_３と音生成信号Ｓ_４の開始時間ｔ_０は、一致しているものとする。

振動生成信号Ｓ_３は、図４に示すように、特徴量５ｉ〜特徴量５ｌなどが振動生成信号Ｓ_３を特徴付ける特徴量となりえる。この振動生成信号Ｓ_３は、例えば、スイッチを押した際の「カッ」という触覚をユーザに呈示する信号である。そこで振動生成信号Ｓ_３の特徴量は、「カッ」部分を特徴付ける正のピークである特徴量５ｉとなる。

また音生成信号Ｓ_４は、一例として、図４に示すように、波形の塊ごとの正負のピークである特徴量５ｍ〜特徴量５ｔなどが少なくとも特徴量となりえる。振動生成信号Ｓ_３がスイッチを押した際の「カッ」部分を特徴量とする場合、音生成信号Ｓ_４の特徴量は、この特徴量に応じた波形の塊であって振幅の正のピークを有する特徴点となる。また音は、振幅が正のピークの音が聞こえ易い。そこで音生成信号Ｓ_４の特徴量は、正のピークである特徴量５ｏとなる。

図４に示すように、振動生成信号Ｓ_３の特徴量５ｉ（特徴量時間α）と、音生成信号Ｓ_４の特徴量５ｏ（特徴量時間β）と、では、時間の差ｄが生じる。この差ｄによって、ユーザは、振動と音のずれを感じる。

制御部４０は、呈示する操作フィードバックごとに差ｄ（＝β−α）に関する情報を特徴量情報４５として有しているので、いずれか一方の信号の出力を遅らせることにより、差ｄをゼロ、つまり振動生成信号Ｓ_３が特徴量５ｉに到達するタイミングと、音生成信号Ｓ_４が特徴量５ｏに到達するタイミングと、を一致させる。

図５は、タイミングを一致させた場合の振動生成信号Ｓ_３と音生成信号Ｓ_４である。制御部４０は、振動生成信号Ｓ_３の出力を音生成信号Ｓ_４の出力よりも時間ｄ（＝ｔ_１−ｔ_０）、遅らせている。このように、特徴量に到達するタイミングを一致させると、振動の報知のタイミングと音の報知のタイミングとが一致して、ユーザにとって振動と音のずれが抑制される。

なお差ｄは、振動生成信号Ｓ_３と音生成信号Ｓ_４から定めても良いし、振動生成信号Ｓ_３で操作面２００を駆動した際に測定された波形と、音生成信号Ｓ_４を用いて音出力部３１から音を出力した際に測定された波形と、から定めても良い。

また制御部４０は、振動生成信号Ｓ_３及び音生成信号Ｓ_４の複数の特徴量に到達するタイミングが一致するように信号の出力を調整するように概略構成されている。

図６の上側の波形は、「カッチッ」と音がするスイッチを押した際の加速度を測定して得た波形Ｓ_ｃである。上側のグラフは、縦軸が加速度Ａ、横軸が時間ｔである。また図６の下側の波形は、同じスイッチを押した際の音を測定して得た波形Ｓ_ｄである。下側のグラフは、縦軸が音圧Ｂ、横軸が時間ｔである。

このスイッチを押した際の「カッ」が波形Ｓ_ｃの特徴量５ｕと波形Ｓ_ｄの特徴量５ｘに対応し、「チッ」が波形Ｓ_ｃの特徴量５ｗと波形Ｓ_ｄの特徴量５ｙに対応する。つまりスイッチが押された際、特徴量５ｕと特徴量５ｘ、特徴量５ｗと特徴量５ｙのタイミングが一致する。

図７の上側に示す振動生成信号Ｓ_３は、図６の測定結果を模した振動を生成する信号であり、波形Ｓ_ｃの特徴量５ｕに対応する特徴量６ａ、特徴量５ｗに対応する特徴量６ｂを有している。特徴量６ａは、「カッ」に対応する波形の塊の正のピークである。また特徴量６ｂは、「チッ」に対応する波形の塊の正のピークである。

また図７の下側に示す音生成信号Ｓ_４は、図６の測定結果を模した振動を生成する信号であり、波形Ｓ_ｄの特徴量５ｘに対応する特徴量６ｃ、特徴量５ｙに対応する特徴量６ｄを有している。特徴量６ｃは、「カッ」に対応する波形の塊の正のピークである。また特徴量６ｄは、「チッ」に対応する波形の塊の正のピークである。

上述のように、ユーザの違和感は、特徴量のタイミングを一致させることで緩和される。従って制御部４０は、「カッ」に対応する振動生成信号Ｓ_３の特徴量６ａと音生成信号Ｓ_４の特徴量６ｃのタイミングを一致させ、「チッ」に対応する振動生成信号Ｓ_３の特徴量６ｂと音生成信号Ｓ_４の特徴量６ｄのタイミングを一致させるように振動生成信号Ｓ_３及び音生成信号Ｓ_４の出力のタイミングを調整する。

以下に本実施の形態の報知装置１の動作の一例について図８のフローチャートに従って説明する。ここでは、報知装置１が操作面２００になされたプッシュ操作を受け付けたことを報知する場合について説明する。

（動作）
制御装置４の制御部４０は、操作受付部２から出力される静電情報Ｓ_１及び荷重情報Ｓ２に基づいてプッシュ操作がなされるか監視する。制御部４０は、ステップ１の「Ｙｅｓ」が成り立つ、つまりプッシュ操作を検出した場合（Ｓｔｅｐ１：Ｙｅｓ）、プッシュ操作に応じた振動生成信号Ｓ_３及び音生成信号Ｓ_４を信号情報４４から読み出すと共に対応する差ｄを特徴量情報４５から読み出す（Ｓｔｅｐ２）。

制御部４０は、差ｄが正の値であった場合（Ｓｔｅｐ３：Ｙｅｓ）、振動生成信号Ｓ_３の出力を遅らせ、先ず音生成信号Ｓ_４を出力して音の報知を開始する（Ｓｔｅｐ４）。

次に制御部４０は、差ｄの絶対値分の時間、待機した後（Ｓｔｅｐ５）、振動生成信号Ｓ_３を出力して振動の報知を開始する（Ｓｔｅｐ６）。制御部４０は、振動生成信号Ｓ_３及び音生成信号Ｓ_４の出力を終えると報知を終了する。

ここでステップ３において制御部４０は、差ｄが負の値であった場合（Ｓｔｅｐ３：Ｎｏ）、音生成信号Ｓ_４の出力を遅らせ、先ず振動生成信号Ｓ_３を出力して振動の報知を開始する（Ｓｔｅｐ７）。

次に制御部４０は、差ｄの絶対値分の時間、待機した後（Ｓｔｅｐ８）、音生成信号Ｓ_４を出力して音の報知を開始する（Ｓｔｅｐ９）。制御部４０は、振動生成信号Ｓ_３及び音生成信号Ｓ_４の出力を終えると報知を終了する。

なお制御部４０は、差ｄがゼロの場合、振動生成信号Ｓ_３と音生成信号Ｓ_４とを同時に出力する。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る報知装置１は、ユーザに与える違和感を抑制することができる。報知装置１は、振動生成信号Ｓ_３の特徴量と音生成信号Ｓ_４の特徴量とのタイミングを合わせて操作フィードバックを報知することができるので、同時に信号を出力する場合と比べて、振動と音のずれが緩和され、ユーザに与える違和感を抑制することができる。

報知装置１は、振動生成信号Ｓ_３及び音生成信号Ｓ_４を特徴付ける特徴量が複数ある場合、複数の特徴量のタイミングが一致するように信号を出力するので、この構成を採用しない場合と比べて、より振動と音のずれが緩和され、ユーザに与える違和感をより抑制することができる。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形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。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…報知装置、２…操作受付部、３…報知部、４…制御装置、５ａ〜５ｙ…特徴量、６ａ〜６ｄ…特徴量、８…車両、９…操作指、２０…タッチパッド、２１…荷重センサ、３０…振動アクチュエータ、３１…音出力部、４０…制御部、４２…静電しきい値、４３…荷重しきい値、４４…信号情報、４５…特徴量情報、８０…フロアコンソール、８１…表示装置、８５…車載装置、２００…操作面、２０１…裏面

Claims (6)

1. なされた操作を受け付けたことを示す操作フィードバックを振動と音によって報知する際、振動を生成する信号を特徴付ける特徴量に到達するタイミングと音を生成する信号を特徴付ける特徴量に到達するタイミングが一致するように、いずれか一方の信号の出力を遅らせる制御部を備えた制御装置。
2. 前記特徴量は、信号の振幅のピークである、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記特徴量は、信号の振幅の絶対値の最大値である、
   請求項１に記載の制御装置。
4. 前記制御部は、前記振動を生成する信号、及び前記音を生成する信号の複数の前記特徴量に到達するタイミングが一致するように信号の出力を調整する、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記制御部は、前記振動を生成する信号の特徴量と前記音を生成する信号の特徴量とを関連付けた情報を有する、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 操作面になされた操作を受け付ける操作受付部と、
   前記操作が受け付けられたことを示す操作フィードバックを振動と音によって報知する報知部と、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の制御装置と、
   を備えた報知装置。

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