JP3971145B2 - 手動入力装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォースフィードバック機能付きの手動入力装置に係り、特に、ノブに与えられる操作感触の改善手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、入力手段としてのノブの操作フィーリングを良好にしてノブの操作を確実なものにするため、ノブにその操作量や操作方向等の操作状態に応じた抵抗感や推力を付与するフォースフィードバック機能付きの手動入力装置が知られている。
【０００３】
図６に、従来より知られているこの種の手動入力装置の一例を示す。本例の手動入力装置は、ロータリノブ１０１と、当該ロータリノブ１の回転量及び回転方向を検知するロータリエンコーダ１０２と、ロータリノブ１０１に外力を負荷するアクチュエータ１０３と、ロータリエンコーダ１０２から出力される検知信号ａを取り込んでアクチュエータ１０３の制御信号ｃを出力する制御手段１０４と、制御手段１０４から出力された制御信号ｃをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器１０５と、Ｄ／Ａ変換器１０５によりアナログ信号に変換された制御信号ｄを増幅してアクチュエータ１０３の駆動電力ｅを得る電力増幅器１０６とから構成されている。制御手段１０４は、ＣＰＵ１０４ａと記憶部１０４ｂとから構成されており、記憶部１０４ｂには、検知信号ａの１パルスごとに対応する制御信号ｃが波形テーブルの形で記憶されている。ＣＰＵ１０４ａは、ロータリエンコーダ１０２からの検知信号ａを取り込み、取り込まれた検知信号ａに応じた制御信号ｃを記憶部１０４ｂから読み出して、Ｄ／Ａ変換器１０５に出力する。
【０００４】
これにより、アクチュエータ１０３が駆動され、ロータリノブ１０１にその操作量及び操作方向に応じた外力をフィードバックを作用することができるので、本例の手動入力装置は、ロータリノブ１０１の操作感触が良好で、ロータリノブ１０１の操作を確実なものにすることができる。
【０００５】
この種の手動入力装置は、自動車におけるバイワイヤ方式のギアシフト装置や、車載された各種の電気機器、例えば、エアコン、ラジオ、テレビ、ＣＤプレーヤ、ナビゲーションシステム等の機能調整装置として適用される。
【０００６】
ギアシフト装置として適用する場合、手動入力装置に備えられたフォースフィードバック機能は、シフトレバーのレンジ切替にクリック感を与えたり、例えばＰ（パーキング）レンジからＲ（リバース）レンジ、Ｄ（ドライブ）レンジから２ｎｄ（セカンド）レンジなど、特定レンジから他の特定レンジへのシフトレバーの不正な操作を禁止するロック手段などとして利用される。また、車載電気機器の機能調整装置として利用する場合、手動入力装置に備えられたフォースフィードバック機能は、ロータリノブ１０１に適度な抵抗感を付与して機能の微調整を容易にしたり、ロータリノブ１０１に適度な推力を付与してロータリノブ１０１の操作を軽快にするのに利用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前記した従来の手動入力装置は、記憶部１０４ｂにロータリエンコーダ１０２より出力される検知信号ａの１パルスごとに対応する制御信号ｃを記憶しておき、ロータリノブ１０１が操作されたときに、記憶部１０４ｂより検知信号ａに応じた制御信号ｃを読み出してアクチュエータ１０３を駆動し、ロータリノブ１０１に所要の操作感触を与えるという構成であるので、ロータリノブ１０１の操作速度によってロータリノブ１０１に与えられる操作感触が変化するという問題がある。例えば、ロータリノブ１０１に所定の回転角度ごとにクリック感触を与えるための制御信号ｃが波形テーブルの形で記憶部１０４ｂに記憶されている場合において、ロータリノブ１０１を低速で操作した場合には、アクチュエータ１０３の動作速度もゆっくりとしたものになるために、切れの良いクリック感触をロータリノブ１０１に与えることができなくなり、反対にロータリノブ１０１を高速に操作した場合には、アクチュエータ１０３の動作速度も高速になるために、衝撃的な力がロータリノブ１０１に作用し、ロータリノブ１０１の操作感が悪くなる。さらに、ロータリノブ１０１を高速に操作した場合には、クリック感触の発生間隔が短くなるために、記憶部１０４ｂに記憶された制御信号ｃによって付与されるクリック感触とは異なるクリック感触がロータリノブ１０１に付与されることになる。
【０００８】
また、記憶部１０４ｂにロータリエンコーダ１０２より出力される検知信号ａの１パルスごとに対応する制御信号ｃを記憶する構成であることから、高精度のアクチュエータ１０３の駆動制御を実現するためには、高分解能のロータリエンコーダ１０２及び演算能力の高いＣＰＵ１０４ａが必要になるので、手動入力装置が高価になるという問題もある。
【０００９】
なお、ロータリノブ１０１とロータリエンコーダ１０２との間に歯車機構や巻き掛け機構等の増速機構を備えれば、低分解能のロータリエンコーダ１０２を用いて高精度のフォースフィードバック制御を実現することができるが、構造が複雑化して装置が重量化、大型化、高コスト化すると共に、信頼性や耐久性も低下しやすいので、車載用の手動入力装置としては適用することができない。
【００１０】
前記においては、ロータリノブ１０１を備えた手動入力装置を例にとって説明したが、ロータリノブ１０１に代えて、２次元方向に揺動可能なジョイスティック形のノブを備えた手動入力装置や、一定の面内で旋回するレバー形のノブを備えた手動入力装置も従来より知られており、これらの各手動入力装置についても同様の問題がある。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の不備を解消するためになされたものであって、その課題とするところは、小型、軽量かつ安価にして、ノブの操作性に優れた手動入力装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、第１に、ノブと、当該ノブに外力を負荷するアクチュエータと、前記ノブの操作状態を検知する検知手段と、当該検知手段の出力信号に基づいて前記アクチュエータの駆動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段には、前記検知手段の出力信号より前記ノブの操作速度を算出する演算部と前記検知手段の出力信号に応じた前記アクチュエータの駆動波形が記憶された記憶部とが備えられ、前記制御手段は、前記演算部にて算出されたノブの操作速度に応じて前記記憶部より読み出された前記アクチュエータの駆動波形を補正し、補正された駆動波形に基づいて前記アクチュエータを駆動するという構成にした。
【００１３】
かように、演算部にて算出されたノブの操作速度に応じて記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形を補正し、補正された駆動波形に基づいてアクチュエータを駆動すると、ノブの操作速度に関わりなく常に一定の操作感触をノブに与えることができるので、手動入力装置の操作性を良好なものにすることができる。例えば、ノブに所定の操作角度ごとにクリック感触を与えるための制御信号が波形テーブルの形で記憶部に記憶されている場合において、ノブが低速で操作された場合には、その操作速度に応じて、記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形をよりシャープな波形に補正し、この補正された駆動波形に基づいてアクチュエータを駆動することによって、切れの良いクリック感触を維持することができる。反対に、ノブが高速に操作された場合には、その操作速度に応じて、記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形をより緩やかな波形に補正し、この補正された駆動波形に基づいてアクチュエータを駆動することによって、ノブに衝撃的な力が作用するのを防止することができる。さらに、ノブが高速に操作された場合においては、記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形の一部を省略する補正を行い、この補正された駆動波形に基づいてアクチュエータを駆動することによって、記憶部に記憶された制御信号によって付与されるクリック感触と同一のクリック感触を維持することができる。
【００１４】
また、演算部にて算出されたノブの操作速度に応じて記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形を補正するので、必ずしも高分解能の検出手段及び演算能力の高い演算部或いは増速機構を必要とせず、手動入力装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００１５】
本発明は、前記の課題を解決するため、第２に、ノブと、当該ノブに外力を負荷するアクチュエータと、前記ノブの操作状態を検知する検知手段と、前記ノブの操作状態を視覚的に表示するモニタと、前記ノブの操作状態を聴覚的に表示するスピーカと、前記検知手段の出力信号に基づいて前記アクチュエータ、モニタ及びスピーカの駆動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段には、前記検知手段の出力信号より前記ノブの操作速度を算出する演算部と前記検知手段の出力信号に応じた前記アクチュエータの駆動波形が記憶された記憶部とが備えられ、前記制御手段は、前記演算部にて算出されたノブの操作速度に応じて前記記憶部より読み出された前記アクチュエータの駆動波形を補正し、補正された駆動波形に基づいて前記アクチュエータ及びスピーカを駆動すると共に、前記モニタには、前記検知手段の出力信号に応じて前記記憶部より読み出された前記アクチュエータの駆動波形を表示するという構成にした。
【００１６】
かように、演算部にて算出されたノブの操作速度に応じて記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形を補正し、補正された駆動波形に基づいてアクチュエータを駆動すると、前記第１の課題解決手段による場合と同様に、ノブの操作速度に関わりなく常に一定の操作感触をノブに与えることができるので、手動入力装置の操作性を良好なものにすることができる。また、補正された駆動波形に基づいてスピーカを駆動すると、ユーザはノブに加えられたアクチュエータの駆動力及びスピーカから発せられる音声の双方によってノブの操作状態を知ることができるので、例えば本発明に係る手動入力装置を車載電気機器の機能調整手段として用いた場合において、悪路走行中などの過酷な条件下でも手動入力装置のフィードバック機能を十分に発揮することができ、各種の電気機器に対する各種の操作を迅速かつ正確に行うことができる。さらに、モニタに記憶部より読み出された検知手段の出力信号に応じたアクチュエータの駆動波形を補正せずに表示すると、ユーザにノブの操作速度が不適切であることを知らしめることができるので、その後のノブの操作を適正化することができる。
【００１７】
本発明は、前記の課題を解決するため、第３に、前記記憶部に複数の前記駆動波形を記憶し、前記制御手段に付設されたスイッチにより当該記憶部より読み出される前記駆動波形を切り換えるという構成にした。
【００１８】
かように、記憶部に複数の駆動波形を記憶し、制御手段に付設されたスイッチにより当該記憶部より読み出される駆動波形を切り換えられるようにすると、例えば本発明に係る手動入力装置を車載電気機器の機能調整手段として用いた場合において、車載電気機器の種類又は調整しようとする機能の種別ごとにアクチュエータよりノブに与えられる操作感触を変更することができるので、各車載電気機器の機能調整を迅速かつ正確に行うことができる。
【００１９】
本発明は、前記の課題を解決するため、第４に、前記演算部による前記ノブの操作速度の算出を、前記ノブの操作開始時点から予め定められた所定の時間内でのみ行い、当該時間の経過後、前記ノブの操作停止時点まで、前記時間内において算出されたノブの操作速度に応じて前記記憶部より読み出された前記アクチュエータの駆動波形を補正するという構成にした。
【００２０】
かように、演算部によるノブの操作速度の算出をノブの操作開始時点から予め定められた所定の時間内でのみ行い、当該時間の経過後、ノブの操作停止時点まで、前記時間内において算出されたノブの操作速度に応じて記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形を補正すると、ノブの操作速度の算出に要する演算部の負担を小さなものにすることができるので、必ずしも演算能力の高い制御手段を必要とせず、手動入力装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００２１】
本発明は、前記の課題を解決するため、第５に、前記演算部による前記ノブの操作速度の算出を、前記ノブの操作開始時点から前記ノブの操作停止時点までの間に間歇的に１回乃至複数回行い、前記演算部による前記ノブの操作速度の算出が行われるごとに、次回の前記ノブの操作速度の算出が行われるまでの間、前回算出されたノブの操作速度に応じて前記記憶部より読み出された前記アクチュエータの駆動波形を補正するという構成にした。
【００２２】
かように、演算部によるノブの操作速度の算出をノブの操作開始時点からノブの操作停止時点までの間に間歇的に１回乃至複数回行い、演算部によるノブの操作速度の算出が行われるごとに、次回のノブの操作速度の算出が行われるまでの間、前回算出されたノブの操作速度に応じて記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形を補正すると、ノブの操作中にアクチュエータの駆動波形を繰り返し補正するので、ノブの操作中にノブの操作速度が変動した場合にも、一定の操作感触をノブに与えることができ、ノブの操作感触を良好なものにすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る手動入力装置の一例を、車載電気機器の機能調整手段として適用した場合を例にとって説明する。
【００２４】
図１に示すように、本例の手動入力装置は、筐体１と、当該筐体１の内部に設置されたアクチュエータ２と、前記筐体１より外部に突出された前記アクチュエータ２の駆動軸２ａの一端に固着されたノブ３と、前記アクチュエータ２の駆動軸２ａの他端に固着されたコードホイール４ａ及び前記筐体１に設置されたフォトインタラプタ４ｂとからなる検知手段４と、スイッチ５と、スピーカ６と、モニタ７と、前記アクチュエータ２、スイッチ５、スピーカ６及びモニタ７を含むシステム全体を制御する制御手段８とから主に構成されている。
【００２５】
筐体１は、自動車のダッシュボード或いはコンソールボックス等を構成するパネル９の内部に設置され、ノブ３は、当該パネル９の外部に配置される。
【００２６】
アクチュエータ２としては、ノブ３に所要の外力を負荷可能なものであれば、回転モータ、リニアモータ又はソレノイドなど、公知に属する任意のアクチュエータを用いることができる。なお、図１には、回転モータを用いた場合が例示されている。
【００２７】
ノブ３は、車載電気機器の調整つまみとして使用されるものであって、プラスチックの成形品をもって所要の形状に形成される。
【００２８】
検知手段４としては、ノブ３の操作方向及び操作量を検知可能なものであれば、エンコーダ又は可変抵抗器など、公知に属する任意の位置信号検出器を用いることができる。なお、図１には、アクチュエータ２の駆動軸２ａに固着されたコードホイール４ａと筐体１に設置されたフォトインタラプタ４ｂとからなる光学式のロータリエンコーダが例示されている。
【００２９】
スイッチ５は、ノブ３を操作することによって調整しようとする車載電気機器の機能を選択するためのものであって、本例の手動入力装置においては、ラジオ局の選局を行うための押釦スイッチ５ａと、ＣＤに収録された所望の楽曲の選曲を行うための押釦スイッチ５ｂと、ボリュームの調整を行うための押釦スイッチ５ｃとが備えられている。
【００３０】
スピーカ６としては、フォースフィードバックを音で表現するために、フォースフィードバック専用のスピーカを車載オーディオ機器に備えられたスピーカとは別に備えることもできるし、車載オーディオ機器に備えられたスピーカをフォースフィードバック用のスピーカとして兼用することもできる。フォースフィードバック専用のスピーカを備えた場合には、何ら車載オーディオ機器の配線等を変更する必要がないので、自動車への手動入力装置の適用を容易に行うことができる。一方、車載オーディオ機器に備えられたスピーカをフォースフィードバック用のスピーカとして兼用した場合には、フォースフィードバック専用のスピーカを別途備える必要がないので、手動入力装置の構成を集約化することができ、手動入力装置の小型化、低コスト化及び省電力化を図ることができる。
【００３１】
モニタ７としては、例えば液晶表示装置やＣＲＴ表示装置などの映像を表示可能な表示装置が用いられる。
【００３２】
制御手段８は、検知手段４の出力信号ａ及びスイッチ５の出力信号ｂを取り込む入力部８１と、検知手段４の出力信号ａに応じた複数種のアクチュエータ２の駆動波形ｃ１，ｃ２，ｃ３が記憶された記憶部８２と、検知手段４の出力信号ａよりノブ３の操作速度を算出し、算出されたノブの操作速度に応じて記憶部８２より読み出されたアクチュエータの駆動波形ｃ１，ｃ２，ｃ３を補正する演算部８３と、当該演算部８３より出力された制御信号ｄ１，ｄ２，ｄ３を入力し、アクチュエータ２の駆動信号ｅ１を生成する第１ドライバ回路８４と、スピーカ６の駆動信号ｅ２を生成する第２ドライバ回路８５と、モニタ７の駆動信号ｅ３を生成する第３ドライバ回路８６と、出力部８７とから主に構成されている。なお、前記アクチュエータ２の駆動波形ｃ１，ｃ２，ｃ３は、検知信号ａの１パルスごとに対応するアクチュエータ２の制御信号の形で記憶されている。また、前記第１乃至第３のドライバ回路８４，８５，８６は、演算部８３より出力された制御信号ｄ１〜ｄ３をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器と、Ｄ／Ａ変換された信号を増幅する信号増幅器とから構成される。
【００３３】
図２に、記憶部８２に記憶される各アクチュエータ２の駆動波形ｃ１，ｃ２，ｃ３と、各アクチュエータ２の駆動波形ｃ１，ｃ２，ｃ３に対応するノブ３の機能とを示す。
【００３４】
図２（ａ）は、押釦スイッチ５ａが操作されて「ラジオ局の選局」が選択された場合に記憶部８２より読み出されるアクチュエータの駆動波形ｃ１を示す図であって、ノブ３を４５度回転するごとにノブ３に１回のクリック感触を与える波形になっている。したがって、図２（ｂ）に示すように、ノブ３の回転位置に各放送局を割り振っておくことにより、ノブ３を回転したときにクリック感触と共に所望のラジオ局を選局することができる。
【００３５】
図２（ｃ）は、押釦スイッチ５ｂが操作されて「ＣＤの選曲」が選択された場合に記憶部８２より読み出されるアクチュエータの駆動波形ｃ２を示す図であって、ノブ３を２２．５度回転するごとにノブ３に２回のクリック感触を与える波形になっている。したがって、図２（ｄ）に示すように、ノブ３の回転位置にＣＤに収録された楽曲の収録位置を割り振っておくことにより、ノブ３を回転したときにクリック感触と共に所望の楽曲を選曲することができる。
【００３６】
図２（ｅ）は、押釦スイッチ５ｃが操作されて「ボリュームの調整」が選択された場合に記憶部８２より読み出されるアクチュエータの駆動波形ｃ３を示す図であって、ノブ３の回転に伴ってノブ３に一定強度の振動を与える波形になっている。したがって、図２（ｆ）に示すように、ノブ３の回転位置に音量を割り振っておくことにより、ノブ３を回転したときにノブ３に好ましい抵抗感を付与することができる。
【００３７】
図３及び図４に、演算部８３で行われるアクチュエータの駆動波形ｃ１の補正方法を示す。
【００３８】
前記したように、記憶部８２には、アクチュエータ２の駆動波形ｃ１が、検知信号ａの１パルスごとに対応するアクチュエータ２の制御信号の形で記憶されているので、ノブ３の回転速度によって記憶部８２より読み出されたアクチュエータの駆動波形ｃ１が変化する。即ち、ノブ３の回転速度が遅い場合には、図３（ａ）に破線で示すように、アクチュエータ２の駆動波形ｃ１が実線で表示する標準的なアクチュエータ２の駆動波形ｃ１に比べて延びた形になり、ノブ３に切れの良いクリック感触を負荷することが困難になる。反対に、ノブ３の回転速度が速すぎる場合には、図３（ｂ）に１点鎖線で示すように、アクチュエータ２の駆動波形ｃ１が実線で表示する標準的なアクチュエータ２の駆動波形ｃ１に比べてシャープな形になり、ノブ３に衝撃的な力が作用して、ノブ３の操作感が悪くなる。加えて、ノブ３の回転速度が極端に速くなった場合には、図３（ｃ）に２点鎖線で示すように、複数の波形が接近し、「ボリューム」が選択された場合に記憶部８２より読み出されるアクチュエータの駆動波形ｃ３と区別が付きにくくなる。
【００３９】
そこで、演算部８３は、検知手段４の出力信号ａよりノブ３の回転速度を算出し、算出されたノブ３の回転速度に応じて前記記憶部８２から読み出された駆動波形ｃ１を図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示した標準的な波形に補正する。これによって、ノブ３の回転速度に関わりなく、常時所定のクリック感触をノブ３に付与することができる。
【００４０】
ノブ３の回転速度の算出は、基準時間内に入力部８１に入力された出力信号ａのパルス数をカウントすることによって行うことができる。また、このノブ３の回転速度の算出は、図４（ａ）に示すように、ノブ３の操作開始時点から予め定められた所定の時間ｔ内でのみ行い、当該時間ｔの経過後ノブ３の操作停止時点まで、時間ｔ内において算出されたノブ３の操作速度に応じて以後の各駆動波形ｃ１の補正をすることもできるし、図４（ｂ）に示すように、ノブ３の操作開始時点から操作停止時点までの間にノブ３の回転速度の算出を間歇的に１回乃至複数回行い、ノブ３の操作速度の算出が行われるごとに、次回のノブ３の操作速度の算出が行われるまでの間、前回算出されたノブ３の操作速度に応じて駆動波形ｃ１の補正を行うこともできる。
【００４１】
ノブ３の回転速度の算出を所定の時間ｔ内でのみ行うと、ノブ３の操作速度の算出に要する演算部８３の負担を小さなものにすることができるので、必ずしも演算能力の高い制御手段を必要とせず、手動入力装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。これに対して、演算部８３によるノブ３の操作速度の算出をノブの操作開始時点からノブの操作停止時点までの間に間歇的に１回乃至複数回行うと、駆動波形ｃ１の補正を実際のノブ３の操作速度の変動に応じてより正確に行うことができるので、ノブ３の操作感触を良好なものにすることができる。
【００４２】
なお、前記においては、駆動波形ｃ１の補正方法についてのみ説明したが、駆動波形ｃ２，ｃ３についても同様の方法で補正することができる。
【００４３】
次に、本実施形態例に係る手動入力装置の動作を、「ラジオ局の選局」を例にとり、図５に基づいて説明する。
【００４４】
図示しない電源スイッチをオン操作すると、制御手段８に電源が供給されて演算部８３がリセットされ、システムがスタートする。
【００４５】
システムスタート後、演算部８３は、押釦スイッチ５ａ，５ｂ，５ｃが操作されているか否かを判定する（手順Ｓ１〜手順Ｓ３）。システムスタート時に押釦スイッチ５ａが操作されている場合、或いはシステムスタート後にユーザによって押釦スイッチ５ａが操作された場合には、当該押釦スイッチ５ａより出力された信号ｂが制御手段８の入力部８１に取り込まれて演算部８３がラジオ局の選局モードに切り換えられ（手順Ｓ４）、制御手段８が検知手段４からの信号待ち状態になる（手順Ｓ５）。
【００４６】
ユーザがノブ３を回転操作すると、駆動軸２ａの回転に連動して検知手段４のコードホイール４ａが回転し、検知手段４からノブ３の回転方向及び回転量に対応する出力信号ａが出力される。演算部８３は、入力部８１を介してこの出力信号ａを取り込み、ノブ３の回転方向及び回転量に対応するアクチュエータ２の駆動波形ｃ１を記憶部８２より読み出す（手順Ｓ６）。
【００４７】
次いで、演算部８３は、取り込まれた検知手段４の出力信号ａからノブ３の回転速度を算出した後（手順Ｓ７）、当該算出されたノブ３の回転速度に基づいて記憶部８２より読み出された駆動波形ｃ１を補正し（手順Ｓ８）、第１及び第２のドライバ回路８４，８５に補正された駆動波形ｃ１に対応する制御信号ｄ１，ｄ２を出力すると共に、第３のドライバ回路８６に補正されていない駆動波形ｃ１に対応する制御信号ｄ３を出力する（手順Ｓ９）。第１乃至第３のドライバ回路８４，８５，８６は、演算部８３より出力された制御信号ｄ１，ｄ２，ｄ３をそれぞれアクチュエータ２の駆動信号ｅ１、スピーカ６の駆動信号ｅ２及びモニタ７の駆動信号ｅ３に変換して出力し、アクチュエータ２、スピーカ６及びモニタ７を駆動する（手順Ｓ１０）。
【００４８】
ユーザは、アクチュエータ２によって与えられる操作感触、スピーカ６より発せられる操作音及び放送音、並びにモニタ７に表示される映像を手がかりに所望のラジオ局を選局（手順Ｓ１１）し、所望のラジオ局が選択された段階で、ノブ３の操作を中止する。
【００４９】
手順Ｓ２で押し釦スイッチ５ｂが操作されたと判定された場合には、前記と同様の手順でＣＤの選曲が行われ、手順Ｓ３で押し釦スイッチ５ｃが操作されたと判定された場合には、前記と同様の手順でボリュームの調整が行われる。
【００５０】
このように、演算部８３にて算出されたノブ３の操作速度に応じてアクチュエータ２の駆動波形を補正し、補正された駆動波形に基づいてアクチュエータ２とスピーカ６とを駆動すると、ユーザはノブ３に加えられたアクチュエータ２の駆動力及びスピーカ６から発せられる音声の双方によってノブ３の操作状態を知ることができるので、例えば本発明に係る手動入力装置を車載電気機器の機能調整手段として用いた場合において、悪路走行中などの過酷な条件下でも手動入力装置のフィードバック機能を十分に発揮することができ、各種の電気機器に対する各種の操作を迅速かつ正確に行うことができる。また、モニタ７に記憶部８２より読み出された検知手段４の出力信号ａに応じたアクチュエータ２の駆動波形を補正せずに表示すると、ユーザ３にノブの操作速度が不適切であることを知らしめることができるので、その後のノブ３の操作を適正化することができる。
【００５１】
本実施形態例に係る手動入力装置は、記憶部８２に複数の駆動波形ｃ１，ｃ２，ｃ３を記憶し、制御手段８に付設されたスイッチ５により当該記憶部８２より読み出される駆動波形ｃ１，ｃ２，ｃ３を切り換えられるようにしたので、１つの手動入力装置を用いて各種の電気装置の各種の機能調整を行うことができ、本発明に係る手動入力装置を車載電気機器の機能調整手段として用いた場合において、各車載電気機器の機能調整を迅速かつ正確に行うことができる。
【００５２】
なお、前記実施形態例においては、ノブ３として回転ノブを用いた場合のみを例にとって説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、ノブ３として揺動ノブやスライドノブを用いた場合にも適用することができる。ノブ３として揺動ノブやスライドノブを用いた場合においては、前記実施形態例における「回転位置」を、「揺動位置」又は「スライド位置」に置き換えて適用する。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の手動入力装置は、演算部にて算出されたノブの操作速度に応じて記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形を補正し、補正された駆動波形に基づいてアクチュエータを駆動するので、ノブの操作速度に関わりなく常に一定の操作感触をノブに与えることができ、手動入力装置の操作性を良好なものにすることができる。また、演算部にて算出されたノブの操作速度に応じて記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形を補正するので、必ずしも高分解能の検出手段及び演算能力の高い演算部或いは増速機構を必要とせず、手動入力装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例に係る手動入力装置のシステム構成図である。
【図２】実施形態例に係る手動入力装置の記憶部に記憶される各種の駆動波形とノブの機能とを例示する説明図である。
【図３】実施形態例に係る手動入力装置に備えられた演算部にて行われる駆動波形の補正方法を示す説明図である。
【図４】実施形態例に係る手動入力装置に備えられた演算部にて行われるノブの回転速度の算出タイミングを示す説明図である。
【図５】実施形態例に係る手動入力装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】従来例に係る手動入力装置の構成図である。
【符号の説明】
２ アクチュエータ
３ ノブ
４ 検知手段
５ スイッチ
６ スピーカ
７ モニタ
８ 制御手段
８１ 入力部
８２ 記憶部
８３ 演算部
８４，８５，８６ ドライバ回路
８７ 出力部
ａ 検知手段４の出力信号
ｂ スイッチ５の出力信号
ｃ１，ｃ２，ｃ３ アクチュエータ２の駆動波形
ｄ１，ｄ２，ｄ３ 制御信号
ｅ１，ｅ２，ｅ３ 駆動信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォースフィードバック機能付きの手動入力装置に係り、特に、ノブに与えられる操作感触の改善手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、入力手段としてのノブの操作フィーリングを良好にしてノブの操作を確実なものにするため、ノブにその操作量や操作方向等の操作状態に応じた抵抗感や推力を付与するフォースフィードバック機能付きの手動入力装置が知られている。
【０００３】
図６に、従来より知られているこの種の手動入力装置の一例を示す。本例の手動入力装置は、ロータリノブ１０１と、当該ロータリノブ１の回転量及び回転方向を検知するロータリエンコーダ１０２と、ロータリノブ１０１に外力を負荷するアクチュエータ１０３と、ロータリエンコーダ１０２から出力される検知信号ａを取り込んでアクチュエータ１０３の制御信号ｃを出力する制御手段１０４と、制御手段１０４から出力された制御信号ｃをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器１０５と、Ｄ／Ａ変換器１０５によりアナログ信号に変換された制御信号ｄを増幅してアクチュエータ１０３の駆動電力ｅを得る電力増幅器１０６とから構成されている。制御手段１０４は、ＣＰＵ１０４ａと記憶部１０４ｂとから構成されており、記憶部１０４ｂには、検知信号ａの１パルスごとに対応する制御信号ｃが波形テーブルの形で記憶されている。ＣＰＵ１０４ａは、ロータリエンコーダ１０２からの検知信号ａを取り込み、取り込まれた検知信号ａに応じた制御信号ｃを記憶部１０４ｂから読み出して、Ｄ／Ａ変換器１０５に出力する。
【０００４】
これにより、アクチュエータ１０３が駆動され、ロータリノブ１０１にその操作量及び操作方向に応じた外力をフィードバックを作用することができるので、本例の手動入力装置は、ロータリノブ１０１の操作感触が良好で、ロータリノブ１０１の操作を確実なものにすることができる。
【０００５】
この種の手動入力装置は、自動車におけるバイワイヤ方式のギアシフト装置や、車載された各種の電気機器、例えば、エアコン、ラジオ、テレビ、ＣＤプレーヤ、ナビゲーションシステム等の機能調整装置として適用される。
【０００６】
ギアシフト装置として適用する場合、手動入力装置に備えられたフォースフィードバック機能は、シフトレバーのレンジ切替にクリック感を与えたり、例えばＰ（パーキング）レンジからＲ（リバース）レンジ、Ｄ（ドライブ）レンジから２ｎｄ（セカンド）レンジなど、特定レンジから他の特定レンジへのシフトレバーの不正な操作を禁止するロック手段などとして利用される。また、車載電気機器の機能調整装置として利用する場合、手動入力装置に備えられたフォースフィードバック機能は、ロータリノブ１０１に適度な抵抗感を付与して機能の微調整を容易にしたり、ロータリノブ１０１に適度な推力を付与してロータリノブ１０１の操作を軽快にするのに利用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前記した従来の手動入力装置は、記憶部１０４ｂにロータリエンコーダ１０２より出力される検知信号ａの１パルスごとに対応する制御信号ｃを記憶しておき、ロータリノブ１０１が操作されたときに、記憶部１０４ｂより検知信号ａに応じた制御信号ｃを読み出してアクチュエータ１０３を駆動し、ロータリノブ１０１に所要の操作感触を与えるという構成であるので、ロータリノブ１０１の操作速度によってロータリノブ１０１に与えられる操作感触が変化するという問題がある。例えば、ロータリノブ１０１に所定の回転角度ごとにクリック感触を与えるための制御信号ｃが波形テーブルの形で記憶部１０４ｂに記憶されている場合において、ロータリノブ１０１を低速で操作した場合には、アクチュエータ１０３の動作速度もゆっくりとしたものになるために、切れの良いクリック感触をロータリノブ１０１に与えることができなくなり、反対にロータリノブ１０１を高速に操作した場合には、アクチュエータ１０３の動作速度も高速になるために、衝撃的な力がロータリノブ１０１に作用し、ロータリノブ１０１の操作感が悪くなる。さらに、ロータリノブ１０１を高速に操作した場合には、クリック感触の発生間隔が短くなるために、記憶部１０４ｂに記憶された制御信号ｃによって付与されるクリック感触とは異なるクリック感触がロータリノブ１０１に付与されることになる。
【０００８】
また、記憶部１０４ｂにロータリエンコーダ１０２より出力される検知信号ａの１パルスごとに対応する制御信号ｃを記憶する構成であることから、高精度のアクチュエータ１０３の駆動制御を実現するためには、高分解能のロータリエンコーダ１０２及び演算能力の高いＣＰＵ１０４ａが必要になるので、手動入力装置が高価になるという問題もある。
【０００９】
なお、ロータリノブ１０１とロータリエンコーダ１０２との間に歯車機構や巻き掛け機構等の増速機構を備えれば、低分解能のロータリエンコーダ１０２を用いて高精度のフォースフィードバック制御を実現することができるが、構造が複雑化して装置が重量化、大型化、高コスト化すると共に、信頼性や耐久性も低下しやすいので、車載用の手動入力装置としては適用することができない。
【００１０】
前記においては、ロータリノブ１０１を備えた手動入力装置を例にとって説明したが、ロータリノブ１０１に代えて、２次元方向に揺動可能なジョイスティック形のノブを備えた手動入力装置や、一定の面内で旋回するレバー形のノブを備えた手動入力装置も従来より知られており、これらの各手動入力装置についても同様の問題がある。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の不備を解消するためになされたものであって、その課題とするところは、小型、軽量かつ安価にして、ノブの操作性に優れた手動入力装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、第１に、ノブと、当該ノブに外力を負荷するアクチュエータと、前記ノブの操作状態を検知する検知手段と、当該検知手段の出力信号に基づいて前記アクチュエータの駆動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段には、前記検知手段の出力信号より前記ノブの操作速度を算出する演算部と前記検知手段の出力信号に応じた前記アクチュエータの駆動波形が記憶された記憶部とが備えられ、前記制御手段は、前記演算部にて算出されたノブの操作速度に応じて前記記憶部より読み出された前記アクチュエータの駆動波形を補正し、補正された駆動波形に基づいて前記アクチュエータを駆動するという構成にした。
【００１３】
かように、演算部にて算出されたノブの操作速度に応じて記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形を補正し、補正された駆動波形に基づいてアクチュエータを駆動すると、ノブの操作速度に関わりなく常に一定の操作感触をノブに与えることができるので、手動入力装置の操作性を良好なものにすることができる。例えば、ノブに所定の操作角度ごとにクリック感触を与えるための制御信号が波形テーブルの形で記憶部に記憶されている場合において、ノブが低速で操作された場合には、その操作速度に応じて、記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形をよりシャープな波形に補正し、この補正された駆動波形に基づいてアクチュエータを駆動することによって、切れの良いクリック感触を維持することができる。反対に、ノブが高速に操作された場合には、その操作速度に応じて、記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形をより緩やかな波形に補正し、この補正された駆動波形に基づいてアクチュエータを駆動することによって、ノブに衝撃的な力が作用するのを防止することができる。さらに、ノブが高速に操作された場合においては、記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形の一部を省略する補正を行い、この補正された駆動波形に基づいてアクチュエータを駆動することによって、記憶部に記憶された制御信号によって付与されるクリック感触と同一のクリック感触を維持することができる。
【００１４】
また、演算部にて算出されたノブの操作速度に応じて記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形を補正するので、必ずしも高分解能の検出手段及び演算能力の高い演算部或いは増速機構を必要とせず、手動入力装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００１５】
本発明は、前記の課題を解決するため、第２に、ノブと、当該ノブに外力を負荷するアクチュエータと、前記ノブの操作状態を検知する検知手段と、前記ノブの操作状態を視覚的に表示するモニタと、前記ノブの操作状態を聴覚的に表示するスピーカと、前記検知手段の出力信号に基づいて前記アクチュエータ、モニタ及びスピーカの駆動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段には、前記検知手段の出力信号より前記ノブの操作速度を算出する演算部と前記検知手段の出力信号に応じた前記アクチュエータの駆動波形が記憶された記憶部とが備えられ、前記制御手段は、前記演算部にて算出されたノブの操作速度に応じて前記記憶部より読み出された前記アクチュエータの駆動波形を補正し、補正された駆動波形に基づいて前記アクチュエータ及びスピーカを駆動すると共に、前記モニタには、前記検知手段の出力信号に応じて前記記憶部より読み出された前記アクチュエータの駆動波形を表示するという構成にした。
【００１６】
かように、演算部にて算出されたノブの操作速度に応じて記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形を補正し、補正された駆動波形に基づいてアクチュエータを駆動すると、前記第１の課題解決手段による場合と同様に、ノブの操作速度に関わりなく常に一定の操作感触をノブに与えることができるので、手動入力装置の操作性を良好なものにすることができる。また、補正された駆動波形に基づいてスピーカを駆動すると、ユーザはノブに加えられたアクチュエータの駆動力及びスピーカから発せられる音声の双方によってノブの操作状態を知ることができるので、例えば本発明に係る手動入力装置を車載電気機器の機能調整手段として用いた場合において、悪路走行中などの過酷な条件下でも手動入力装置のフィードバック機能を十分に発揮することができ、各種の電気機器に対する各種の操作を迅速かつ正確に行うことができる。さらに、モニタに記憶部より読み出された検知手段の出力信号に応じたアクチュエータの駆動波形を補正せずに表示すると、ユーザにノブの操作速度が不適切であることを知らしめることができるので、その後のノブの操作を適正化することができる。
【００１７】
本発明は、前記の課題を解決するため、第３に、前記記憶部に複数の前記駆動波形を記憶し、前記制御手段に付設されたスイッチにより当該記憶部より読み出される前記駆動波形を切り換えるという構成にした。
【００１８】
かように、記憶部に複数の駆動波形を記憶し、制御手段に付設されたスイッチにより当該記憶部より読み出される駆動波形を切り換えられるようにすると、例えば本発明に係る手動入力装置を車載電気機器の機能調整手段として用いた場合において、車載電気機器の種類又は調整しようとする機能の種別ごとにアクチュエータよりノブに与えられる操作感触を変更することができるので、各車載電気機器の機能調整を迅速かつ正確に行うことができる。
【００１９】
本発明は、前記の課題を解決するため、第４に、前記演算部による前記ノブの操作速度の算出を、前記ノブの操作開始時点から予め定められた所定の時間内でのみ行い、当該時間の経過後、前記ノブの操作停止時点まで、前記時間内において算出されたノブの操作速度に応じて前記記憶部より読み出された前記アクチュエータの駆動波形を補正するという構成にした。
【００２０】
かように、演算部によるノブの操作速度の算出をノブの操作開始時点から予め定められた所定の時間内でのみ行い、当該時間の経過後、ノブの操作停止時点まで、前記時間内において算出されたノブの操作速度に応じて記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形を補正すると、ノブの操作速度の算出に要する演算部の負担を小さなものにすることができるので、必ずしも演算能力の高い制御手段を必要とせず、手動入力装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００２１】
本発明は、前記の課題を解決するため、第５に、前記演算部による前記ノブの操作速度の算出を、前記ノブの操作開始時点から前記ノブの操作停止時点までの間に間歇的に１回乃至複数回行い、前記演算部による前記ノブの操作速度の算出が行われるごとに、次回の前記ノブの操作速度の算出が行われるまでの間、前回算出されたノブの操作速度に応じて前記記憶部より読み出された前記アクチュエータの駆動波形を補正するという構成にした。
【００２２】
かように、演算部によるノブの操作速度の算出をノブの操作開始時点からノブの操作停止時点までの間に間歇的に１回乃至複数回行い、演算部によるノブの操作速度の算出が行われるごとに、次回のノブの操作速度の算出が行われるまでの間、前回算出されたノブの操作速度に応じて記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形を補正すると、ノブの操作中にアクチュエータの駆動波形を繰り返し補正するので、ノブの操作中にノブの操作速度が変動した場合にも、一定の操作感触をノブに与えることができ、ノブの操作感触を良好なものにすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る手動入力装置の一例を、車載電気機器の機能調整手段として適用した場合を例にとって説明する。
【００２４】
図１に示すように、本例の手動入力装置は、筐体１と、当該筐体１の内部に設置されたアクチュエータ２と、前記筐体１より外部に突出された前記アクチュエータ２の駆動軸２ａの一端に固着されたノブ３と、前記アクチュエータ２の駆動軸２ａの他端に固着されたコードホイール４ａ及び前記筐体１に設置されたフォトインタラプタ４ｂとからなる検知手段４と、スイッチ５と、スピーカ６と、モニタ７と、前記アクチュエータ２、スイッチ５、スピーカ６及びモニタ７を含むシステム全体を制御する制御手段８とから主に構成されている。
【００２５】
筐体１は、自動車のダッシュボード或いはコンソールボックス等を構成するパネル９の内部に設置され、ノブ３は、当該パネル９の外部に配置される。
【００２６】
アクチュエータ２としては、ノブ３に所要の外力を負荷可能なものであれば、回転モータ、リニアモータ又はソレノイドなど、公知に属する任意のアクチュエータを用いることができる。なお、図１には、回転モータを用いた場合が例示されている。
【００２７】
ノブ３は、車載電気機器の調整つまみとして使用されるものであって、プラスチックの成形品をもって所要の形状に形成される。
【００２８】
検知手段４としては、ノブ３の操作方向及び操作量を検知可能なものであれば、エンコーダ又は可変抵抗器など、公知に属する任意の位置信号検出器を用いることができる。なお、図１には、アクチュエータ２の駆動軸２ａに固着されたコードホイール４ａと筐体１に設置されたフォトインタラプタ４ｂとからなる光学式のロータリエンコーダが例示されている。
【００２９】
スイッチ５は、ノブ３を操作することによって調整しようとする車載電気機器の機能を選択するためのものであって、本例の手動入力装置においては、ラジオ局の選局を行うための押釦スイッチ５ａと、ＣＤに収録された所望の楽曲の選曲を行うための押釦スイッチ５ｂと、ボリュームの調整を行うための押釦スイッチ５ｃとが備えられている。
【００３０】
スピーカ６としては、フォースフィードバックを音で表現するために、フォースフィードバック専用のスピーカを車載オーディオ機器に備えられたスピーカとは別に備えることもできるし、車載オーディオ機器に備えられたスピーカをフォースフィードバック用のスピーカとして兼用することもできる。フォースフィードバック専用のスピーカを備えた場合には、何ら車載オーディオ機器の配線等を変更する必要がないので、自動車への手動入力装置の適用を容易に行うことができる。一方、車載オーディオ機器に備えられたスピーカをフォースフィードバック用のスピーカとして兼用した場合には、フォースフィードバック専用のスピーカを別途備える必要がないので、手動入力装置の構成を集約化することができ、手動入力装置の小型化、低コスト化及び省電力化を図ることができる。
【００３１】
モニタ７としては、例えば液晶表示装置やＣＲＴ表示装置などの映像を表示可能な表示装置が用いられる。
【００３２】
制御手段８は、検知手段４の出力信号ａ及びスイッチ５の出力信号ｂを取り込む入力部８１と、検知手段４の出力信号ａに応じた複数種のアクチュエータ２の駆動波形ｃ１，ｃ２，ｃ３が記憶された記憶部８２と、検知手段４の出力信号ａよりノブ３の操作速度を算出し、算出されたノブの操作速度に応じて記憶部８２より読み出されたアクチュエータの駆動波形ｃ１，ｃ２，ｃ３を補正する演算部８３と、当該演算部８３より出力された制御信号ｄ１，ｄ２，ｄ３を入力し、アクチュエータ２の駆動信号ｅ１を生成する第１ドライバ回路８４と、スピーカ６の駆動信号ｅ２を生成する第２ドライバ回路８５と、モニタ７の駆動信号ｅ３を生成する第３ドライバ回路８６と、出力部８７とから主に構成されている。なお、前記アクチュエータ２の駆動波形ｃ１，ｃ２，ｃ３は、検知信号ａの１パルスごとに対応するアクチュエータ２の制御信号の形で記憶されている。また、前記第１乃至第３のドライバ回路８４，８５，８６は、演算部８３より出力された制御信号ｄ１〜ｄ３をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器と、Ｄ／Ａ変換された信号を増幅する信号増幅器とから構成される。
【００３３】
図２に、記憶部８２に記憶される各アクチュエータ２の駆動波形ｃ１，ｃ２，ｃ３と、各アクチュエータ２の駆動波形ｃ１，ｃ２，ｃ３に対応するノブ３の機能とを示す。
【００３４】
図２（ａ）は、押釦スイッチ５ａが操作されて「ラジオ局の選局」が選択された場合に記憶部８２より読み出されるアクチュエータの駆動波形ｃ１を示す図であって、ノブ３を４５度回転するごとにノブ３に１回のクリック感触を与える波形になっている。したがって、図２（ｂ）に示すように、ノブ３の回転位置に各放送局を割り振っておくことにより、ノブ３を回転したときにクリック感触と共に所望のラジオ局を選局することができる。
【００３５】
図２（ｃ）は、押釦スイッチ５ｂが操作されて「ＣＤの選曲」が選択された場合に記憶部８２より読み出されるアクチュエータの駆動波形ｃ２を示す図であって、ノブ３を２２．５度回転するごとにノブ３に２回のクリック感触を与える波形になっている。したがって、図２（ｄ）に示すように、ノブ３の回転位置にＣＤに収録された楽曲の収録位置を割り振っておくことにより、ノブ３を回転したときにクリック感触と共に所望の楽曲を選曲することができる。
【００３６】
図２（ｅ）は、押釦スイッチ５ｃが操作されて「ボリュームの調整」が選択された場合に記憶部８２より読み出されるアクチュエータの駆動波形ｃ３を示す図であって、ノブ３の回転に伴ってノブ３に一定強度の振動を与える波形になっている。したがって、図２（ｆ）に示すように、ノブ３の回転位置に音量を割り振っておくことにより、ノブ３を回転したときにノブ３に好ましい抵抗感を付与することができる。
【００３７】
図３及び図４に、演算部８３で行われるアクチュエータの駆動波形ｃ１の補正方法を示す。
【００３８】
前記したように、記憶部８２には、アクチュエータ２の駆動波形ｃ１が、検知信号ａの１パルスごとに対応するアクチュエータ２の制御信号の形で記憶されているので、ノブ３の回転速度によって記憶部８２より読み出されたアクチュエータの駆動波形ｃ１が変化する。即ち、ノブ３の回転速度が遅い場合には、図３（ａ）に破線で示すように、アクチュエータ２の駆動波形ｃ１が実線で表示する標準的なアクチュエータ２の駆動波形ｃ１に比べて延びた形になり、ノブ３に切れの良いクリック感触を負荷することが困難になる。反対に、ノブ３の回転速度が速すぎる場合には、図３（ｂ）に１点鎖線で示すように、アクチュエータ２の駆動波形ｃ１が実線で表示する標準的なアクチュエータ２の駆動波形ｃ１に比べてシャープな形になり、ノブ３に衝撃的な力が作用して、ノブ３の操作感が悪くなる。加えて、ノブ３の回転速度が極端に速くなった場合には、図３（ｃ）に２点鎖線で示すように、複数の波形が接近し、「ボリューム」が選択された場合に記憶部８２より読み出されるアクチュエータの駆動波形ｃ３と区別が付きにくくなる。
【００３９】
そこで、演算部８３は、検知手段４の出力信号ａよりノブ３の回転速度を算出し、算出されたノブ３の回転速度に応じて前記記憶部８２から読み出された駆動波形ｃ１を図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示した標準的な波形に補正する。これによって、ノブ３の回転速度に関わりなく、常時所定のクリック感触をノブ３に付与することができる。
【００４０】
ノブ３の回転速度の算出は、基準時間内に入力部８１に入力された出力信号ａのパルス数をカウントすることによって行うことができる。また、このノブ３の回転速度の算出は、図４（ａ）に示すように、ノブ３の操作開始時点から予め定められた所定の時間ｔ内でのみ行い、当該時間ｔの経過後ノブ３の操作停止時点まで、時間ｔ内において算出されたノブ３の操作速度に応じて以後の各駆動波形ｃ１の補正をすることもできるし、図４（ｂ）に示すように、ノブ３の操作開始時点から操作停止時点までの間にノブ３の回転速度の算出を間歇的に１回乃至複数回行い、ノブ３の操作速度の算出が行われるごとに、次回のノブ３の操作速度の算出が行われるまでの間、前回算出されたノブ３の操作速度に応じて駆動波形ｃ１の補正を行うこともできる。
【００４１】
ノブ３の回転速度の算出を所定の時間ｔ内でのみ行うと、ノブ３の操作速度の算出に要する演算部８３の負担を小さなものにすることができるので、必ずしも演算能力の高い制御手段を必要とせず、手動入力装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。これに対して、演算部８３によるノブ３の操作速度の算出をノブの操作開始時点からノブの操作停止時点までの間に間歇的に１回乃至複数回行うと、駆動波形ｃ１の補正を実際のノブ３の操作速度の変動に応じてより正確に行うことができるので、ノブ３の操作感触を良好なものにすることができる。
【００４２】
なお、前記においては、駆動波形ｃ１の補正方法についてのみ説明したが、駆動波形ｃ２，ｃ３についても同様の方法で補正することができる。
【００４３】
次に、本実施形態例に係る手動入力装置の動作を、「ラジオ局の選局」を例にとり、図５に基づいて説明する。
【００４４】
図示しない電源スイッチをオン操作すると、制御手段８に電源が供給されて演算部８３がリセットされ、システムがスタートする。
【００４５】
システムスタート後、演算部８３は、押釦スイッチ５ａ，５ｂ，５ｃが操作されているか否かを判定する（手順Ｓ１〜手順Ｓ３）。システムスタート時に押釦スイッチ５ａが操作されている場合、或いはシステムスタート後にユーザによって押釦スイッチ５ａが操作された場合には、当該押釦スイッチ５ａより出力された信号ｂが制御手段８の入力部８１に取り込まれて演算部８３がラジオ局の選局モードに切り換えられ（手順Ｓ４）、制御手段８が検知手段４からの信号待ち状態になる（手順Ｓ５）。
【００４６】
ユーザがノブ３を回転操作すると、駆動軸２ａの回転に連動して検知手段４のコードホイール４ａが回転し、検知手段４からノブ３の回転方向及び回転量に対応する出力信号ａが出力される。演算部８３は、入力部８１を介してこの出力信号ａを取り込み、ノブ３の回転方向及び回転量に対応するアクチュエータ２の駆動波形ｃ１を記憶部８２より読み出す（手順Ｓ６）。
【００４７】
次いで、演算部８３は、取り込まれた検知手段４の出力信号ａからノブ３の回転速度を算出した後（手順Ｓ７）、当該算出されたノブ３の回転速度に基づいて記憶部８２より読み出された駆動波形ｃ１を補正し（手順Ｓ８）、第１及び第２のドライバ回路８４，８５に補正された駆動波形ｃ１に対応する制御信号ｄ１，ｄ２を出力すると共に、第３のドライバ回路８６に補正されていない駆動波形ｃ１に対応する制御信号ｄ３を出力する（手順Ｓ９）。第１乃至第３のドライバ回路８４，８５，８６は、演算部８３より出力された制御信号ｄ１，ｄ２，ｄ３をそれぞれアクチュエータ２の駆動信号ｅ１、スピーカ６の駆動信号ｅ２及びモニタ７の駆動信号ｅ３に変換して出力し、アクチュエータ２、スピーカ６及びモニタ７を駆動する（手順Ｓ１０）。
【００４８】
ユーザは、アクチュエータ２によって与えられる操作感触、スピーカ６より発せられる操作音及び放送音、並びにモニタ７に表示される映像を手がかりに所望のラジオ局を選局（手順Ｓ１１）し、所望のラジオ局が選択された段階で、ノブ３の操作を中止する。
【００４９】
手順Ｓ２で押し釦スイッチ５ｂが操作されたと判定された場合には、前記と同様の手順でＣＤの選曲が行われ、手順Ｓ３で押し釦スイッチ５ｃが操作されたと判定された場合には、前記と同様の手順でボリュームの調整が行われる。
【００５０】
このように、演算部８３にて算出されたノブ３の操作速度に応じてアクチュエータ２の駆動波形を補正し、補正された駆動波形に基づいてアクチュエータ２とスピーカ６とを駆動すると、ユーザはノブ３に加えられたアクチュエータ２の駆動力及びスピーカ６から発せられる音声の双方によってノブ３の操作状態を知ることができるので、例えば本発明に係る手動入力装置を車載電気機器の機能調整手段として用いた場合において、悪路走行中などの過酷な条件下でも手動入力装置のフィードバック機能を十分に発揮することができ、各種の電気機器に対する各種の操作を迅速かつ正確に行うことができる。また、モニタ７に記憶部８２より読み出された検知手段４の出力信号ａに応じたアクチュエータ２の駆動波形を補正せずに表示すると、ユーザ３にノブの操作速度が不適切であることを知らしめることができるので、その後のノブ３の操作を適正化することができる。
【００５１】
本実施形態例に係る手動入力装置は、記憶部８２に複数の駆動波形ｃ１，ｃ２，ｃ３を記憶し、制御手段８に付設されたスイッチ５により当該記憶部８２より読み出される駆動波形ｃ１，ｃ２，ｃ３を切り換えられるようにしたので、１つの手動入力装置を用いて各種の電気装置の各種の機能調整を行うことができ、本発明に係る手動入力装置を車載電気機器の機能調整手段として用いた場合において、各車載電気機器の機能調整を迅速かつ正確に行うことができる。
【００５２】
なお、前記実施形態例においては、ノブ３として回転ノブを用いた場合のみを例にとって説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、ノブ３として揺動ノブやスライドノブを用いた場合にも適用することができる。ノブ３として揺動ノブやスライドノブを用いた場合においては、前記実施形態例における「回転位置」を、「揺動位置」又は「スライド位置」に置き換えて適用する。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の手動入力装置は、演算部にて算出されたノブの操作速度に応じて記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形を補正し、補正された駆動波形に基づいてアクチュエータを駆動するので、ノブの操作速度に関わりなく常に一定の操作感触をノブに与えることができ、手動入力装置の操作性を良好なものにすることができる。また、演算部にて算出されたノブの操作速度に応じて記憶部より読み出されたアクチュエータの駆動波形を補正するので、必ずしも高分解能の検出手段及び演算能力の高い演算部或いは増速機構を必要とせず、手動入力装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例に係る手動入力装置のシステム構成図である。
【図２】実施形態例に係る手動入力装置の記憶部に記憶される各種の駆動波形とノブの機能とを例示する説明図である。
【図３】実施形態例に係る手動入力装置に備えられた演算部にて行われる駆動波形の補正方法を示す説明図である。
【図４】実施形態例に係る手動入力装置に備えられた演算部にて行われるノブの回転速度の算出タイミングを示す説明図である。
【図５】実施形態例に係る手動入力装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】従来例に係る手動入力装置の構成図である。
【符号の説明】
２ アクチュエータ
３ ノブ
４ 検知手段
５ スイッチ
６ スピーカ
７ モニタ
８ 制御手段
８１ 入力部
８２ 記憶部
８３ 演算部
８４，８５，８６ ドライバ回路
８７ 出力部
ａ 検知手段４の出力信号
ｂ スイッチ５の出力信号
ｃ１，ｃ２，ｃ３ アクチュエータ２の駆動波形
ｄ１，ｄ２，ｄ３ 制御信号
ｅ１，ｅ２，ｅ３ 駆動信号
Claims (5)
- ノブと、当該ノブに外力を負荷するアクチュエータと、前記ノブの操作状態を検知する検知手段と、当該検知手段の出力信号に基づいて前記アクチュエータの駆動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段には、前記検知手段の出力信号より前記ノブの操作速度を算出する演算部と前記検知手段の出力信号に応じた前記アクチュエータの駆動波形が記憶された記憶部とが備えられ、前記制御手段は、前記演算部にて算出されたノブの操作速度に応じて前記記憶部より読み出された前記アクチュエータの駆動波形を補正し、補正された駆動波形に基づいて前記アクチュエータを駆動することを特徴とする手動入力装置。
- ノブと、当該ノブに外力を負荷するアクチュエータと、前記ノブの操作状態を検知する検知手段と、前記ノブの操作状態を視覚的に表示するモニタと、前記ノブの操作状態を聴覚的に表示するスピーカと、前記検知手段の出力信号に基づいて前記アクチュエータ、モニタ及びスピーカの駆動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段には、前記検知手段の出力信号より前記ノブの操作速度を算出する演算部と前記検知手段の出力信号に応じた前記アクチュエータの駆動波形が記憶された記憶部とが備えられ、前記制御手段は、前記演算部にて算出されたノブの操作速度に応じて前記記憶部より読み出された前記アクチュエータの駆動波形を補正し、補正された駆動波形に基づいて前記アクチュエータ及びスピーカを駆動すると共に、前記モニタには、前記検知手段の出力信号に応じて前記記憶部より読み出された前記アクチュエータの駆動波形を表示することを特徴とする手動入力装置。
- 前記記憶部に複数の前記駆動波形を記憶し、前記制御手段に付設されたスイッチにより当該記憶部より読み出される前記駆動波形を切り換えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の手動入力装置。
- 前記演算部による前記ノブの操作速度の算出を、前記ノブの操作開始時点から予め定められた所定の時間内でのみ行い、当該時間の経過後、前記ノブの操作停止時点まで、前記時間内において算出されたノブの操作速度に応じて前記記憶部より読み出された前記アクチュエータの駆動波形を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の手動入力装置。
- 前記演算部による前記ノブの操作速度の算出を、前記ノブの操作開始時点から前記ノブの操作停止時点までの間に間歇的に１回乃至複数回行い、前記演算部による前記ノブの操作速度の算出が行われるごとに、次回の前記ノブの操作速度の算出が行われるまでの間、前回算出されたノブの操作速度に応じて前記記憶部より読み出された前記アクチュエータの駆動波形を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の手動入力装置。
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