JP4263870B2 - ハプティックコントローラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車載機器を操作する操作装置に設けられ、操作部材の位置に応じて操作部材に所定の力を与えて、操作部材から操作者に操作感触を与える、すなわち、操作者の力覚（ハプティック）を刺激するハプティックコントローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車載機器を操作する操作装置には、操作部材の位置に応じて操作部材に所定の力を与えて、操作部材から操作者に操作感触を与える、すなわち、操作者の力覚を刺激するハプティックコントローラを備えているものがある。
【０００３】
従来のハプティックコントローラには、手動操作される操作部材に力を与える動力源であるアクチュエータと、操作部材の位置を検出する検出部と、この検出部によって検出された操作部材の位置に応じてアクチュエータを制御する制御値を演算する演算手段を備えているものがある。
【０００４】
演算手段は、操作部材の位置に応じて操作部材に所定の力を与えるために予め設定されたフォースパターンが記憶されている記憶部と、検出部によって検出された操作部材の位置に応じてフォースパターンから制御値を取り出す演算部とを備えている。
【０００５】
フォースパターンは、操作部材の移動範囲が細かく区分けされ各区分ごとにアクチュエータに与える力が設定されてなる点のそれぞれによって形成されている。
【０００６】
このように構成されたハプティックコントローラでは、操作部材が操作されると、操作部材の位置が検出部によって検出される。そして、演算手段では、演算部によって、操作部材の位置に応じて、記憶部に記憶されているフォースパターンから制御値が取り出され、アクチュエータに送られる。アクチュエータからは制御値に基づいた力が出力され、この力が操作部材に伝達されて、操作部材から操作者に操作感触が与えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来のハプティックコントローラでは、操作部材の移動範囲が細かく区分けされ、各区分ごとに操作部材に与える力が設定されてなる点のそれぞれによってフォースパターンが形成されているので、すなわち、フォースパターンを形成する点の数が非常に多いので、フォースパターンを調整したり変更したりする際に、多くの点を１つ１つ修正しなければならず、その作業が煩わしい。
【０００８】
本発明は、上述の現状を考慮してなされたもので、その目的は、操作部材の操作に応じて操作部材に所定の力を与えるためのフォースパターンを少ないデータ量で設定できるハプティックコントローラを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明は、手動操作される操作部材に力を与える動力源であるアクチュエータと、前記操作部材の位置を検出する検出部と、この検出部によって検出された前記操作部材の位置から前記アクチュエータを制御するための制御値を演算する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記操作部材の位置に応じてこの操作部材に所定の力を与えるために予め設定されたフォースパターンが記憶される記憶部と、前記検出部によって検出された前記操作部材の位置から前記フォースパターンに基づいて前記制御値を演算する演算部とを具備するとともに、前記フォースパターンは、前記操作部材の移動範囲内に特定された複数の特定位置のそれぞれで操作部材に与える力のそれぞれを特定してなる特定点と、隣接する特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ所定の関数のそれぞれとによって形成し、前記演算部は、前記検出部によって検出された前記操作部材の位置が、いずれの特定位置間の領域に含まれているかを判定し、判定した領域を形成する２つの特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ所定の関数に基づいて、前記制御値を演算するように設定したハプティックコントローラであって、複数のフォースパターンを設定し、操作部材の移動範囲内の所定領域内に操作部材があるときに、フォースパターンを切換えるフォースパターン切換部を備え、前記フォースパターン切換部は、切換えるフォースパターン同士の力の大きさの差が所定値以下のときに、フォースパターンを切換えるように設定したことを特徴とする。
【００１０】
このように構成した本発明では、操作部材が操作されると、操作部材の位置が検出部によって検出される。演算手段では、演算部によって、記憶部に記憶されているフォースパターンに基づいて操作部材に与える力が算出される。すなわち、操作部材の位置が、いずれの特定位置間の領域に含まれているかが判定され、判定した領域を形成する２つの特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ所定の関数に基づいて、アクチュエータに与える制御値が演算される。
【００１１】
そして、制御値に基づいてアクチュエータから力が出力されると、その力は操作部材に伝達されて、操作者の力覚を刺激する。すなわち、操作部材から操作者に操作感触が与えられる。
【００１２】
このように本発明では、特定点を記憶部に記憶させ、隣接する特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ関数を演算部で判定するようにしたので、フォースパターンの設定に要するデータ量を少なくできる。
また、本発明では、複数のフォースパターンを設定し、操作部材の移動範囲内の所定領域内に操作部材があるときに、フォースパターンを切換えるフォースパターン切換部を備える。これにより、フォースパターンの切換えが位置でおこなわれるのではなく、所定領域内でおこなわれる。したがって、切換が必要どうかの判定が容易であり、フォースパターンの切換えの確実性を向上させることができる。
また、本発明では、フォースパターン切換部は、切換えるフォースパターン同士の力の大きさの差が所定値以下のときに、フォースパターンを切換えるように設定した。これにより、フォースパターンの切換前後において操作部材に与えられる力の変化が小さくすることができる。したがって、フォースパターン切換時の力の変化に伴う違和感を少なくすることができる。
【００１３】
また、本発明において、前記操作部材の移動範囲内の特定点のうちの少なくとも１つは、操作部材に与える力の方向を反転させる反転点にしてもよい。
【００１４】
このように構成したものでは、操作部材の操作を移動範囲内の任意の位置でやめても、操作部材には移動範囲を形成する２つの位置のいずれかに向かうように力が与えられるので、操作部材を移動範囲を形成する２つの位置のいずれかに位置決めすることができる。
【００１７】
また、本発明において、フォースパターン切換部は、切換えるフォースパターンのそれぞれに含まれる力同士が同方向のときに、フォースパターンを切換えるように設定してもよい。
【００１８】
このように構成したものでは、フォースパターンの切換前後で、操作部材に与えられる力の方向が変化しないので、フォースパターン切換時の力の変化に伴う違和感を少なくすることができる。
【００２１】
また、本発明において、前記操作部材の移動範囲内の所定領域に対応して、前記操作部材の周囲に識別表示を設けてもよい。
【００２２】
このように構成したものでは、識別表示に対応して操作部材の操作感触を変化させることができる。
【００２３】
また、上述の発明において、車載機器を操作する操作装置に設けてもよい。
【００２４】
このように構成したものでは、車載機器の操作装置に備えられる操作部材から操作感触を発生させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のハプティックコントローラの実施形態を図に基づいて説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１実施形態によって操作感触を発生することが可能となったツマミを示す正面図、図２は、第１実施形態の構成を示すブロック図、図３は、図２に示す第１実施形態によってツマミに与える力のパターン、すなわちフォースパターンを示す説明図、図４は、図２に示す第１実施形態によってツマミに力を与えるときの手順を示すフローチャートである。
【００２７】
第１実施形態は、車載用機器など、例えば、エアコンの空気排出口を切換える切換スイッチに設けてある。この切換スイッチは、図１に示すように、手動で回転操作される操作部材であるツマミ１と、このツマミ１の周囲に設けられ、選択肢を示す識別表示３〜７と、これら識別表示３〜７のうちのいずれが選択されているかを指す指針部２とを備えている。
【００２８】
第１実施形態は、図２に示すように、ツマミ１に力を与える動力源であるアクチュエータ１１、ツマミ１の位置を検出する検出部９と、この検出部９によって検出されたツマミ１の位置、すなわちツマミ１の回転角度に応じて、アクチュエータ１１を制御するための制御値を演算する演算手段１２と、アクチュエータ１１の動力を伝達する減速ギアなどの動力伝達部１０とを備えている。
【００２９】
演算手段１２は、同図２に示すように、検出部９によって検出されたツマミ１の位置データが入力される入力部１３と、ツマミ１の位置に応じてこのツマミ１に所定の力を与えるために予め設定された後述のフォースパターンＡの特定点Ａ１〜Ａ３，Ａ５〜Ａ７（図３参照）が記憶されている記憶部１６と、検出部９によって検出されたツマミ１の位置に応じてフォースパターンＡに基づいてツマミ１に与える力を算出する、すなわち、アクチュエータ１１に与える制御値を演算する演算部１４と、この演算部１４によって演算された制御値をアクチュエータ１１に送る出力部１５とを備えている。
【００３０】
また、記憶部１６には、記憶部１６へのデータ入力が可能な外部入力部１７を接続してあり、演算手段１２の外部からのフォースパターンＡの調整や変更がおこなえるようにしてある。
【００３１】
フォースパターンＡは、図３に示すように、ツマミ１を移動させることが可能な範囲内に特定された複数の特定位置０，ａｘ２，ａｘ３，ａｘ４，ａｘ５，ａｘ６，ａｘ７のそれぞれで、ツマミ１に与える力のそれぞれを０，ａｙ２，ａｙ３，０，ａｙ５，ａｙ６，０のそれぞれに設定してなる特定点Ａ１〜Ａ７のそれぞれと、特定点Ａ１とＡ２、Ａ２とＡ３、Ａ３とＡ４、Ａ４とＡ５、Ａ５とＡ６、およびＡ６とＡ７のそれぞれを結ぶ例えば直線で表される関数のそれぞれとによって形成してある。なお、フォースパターンＡには、特定位置０から特定位置ａｘ７までの領域のほぼ中央で力の方向を反転させるために、特定点Ａ４（ａｘ４，０）を反転点として設定してある。
【００３２】
上述のようにしてフォースパターンＡを設定した位置０から位置ａｘ７までの領域は、識別表示３の位置から識別表示４の位置までの領域、識別表示４の位置から識別表示５の位置までの領域、識別表示５の位置から識別表示６の位置までの領域、識別表示６の位置から識別表示７の位置までの領域のそれぞれに対応させてあり、これらの領域のそれぞれでは、フォースパターンＡに基づいた力がツマミ１に与えられる。
【００３３】
演算部１４は、検出部９によってツマミ１の位置が検出されると、そのツマミ１の位置が、特定位置間の領域、すなわち位置０から位置ａｘ２までの領域、位置ａｘ２から位置ａｘ３までの領域、位置ａｘ３から位置ａｘ４までの領域、位置ａｘ４から位置ａｘ５までの領域、位置ａｘ５から位置ａｘ６までの領域、および位置ａｘ６から位置ａｘ７までの領域のいずれの領域に含まれているかを判定し、判定した領域を形成する２つの特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ関数に基づいて、アクチュエータ１１の制御値を演算するように設定してある。
【００３４】
このように構成した第１実施形態は、例えば、ツマミ１が識別表示３の位置から識別表示４の位置までｒ方向に回されると、次のように動作する。
【００３５】
図４に示すように、ツマミ１が回されると、ツマミ１の位置が検出部９によって検出され、ツマミ１の位置データが入力部１３に入力される（手順Ｓ１）。
【００３６】
次に、演算手段１２では、演算部１４によって、ツマミ１の位置が特定位置間の領域、すなわち位置０から位置ａｘ２までの領域、位置ａｘ２から位置ａｘ３までの領域、位置ａｘ３から位置ａｘ４までの領域、位置ａｘ４から位置ａｘ５までの領域、位置ａｘ５から位置ａｘ６までの領域、および位置ａｘ６から位置ａｘ７までの領域のいずれの領域に、含まれているかを判定する（手順Ｓ２）。
【００３７】
これにより、例えばツマミ１が位置０から位置ａｘ２までの領域内にあると判定されたときは、位置０から位置ａｘ２までの領域を形成する２つの特定位置０，ａｘ２のそれぞれにおける特定点Ａ１，Ａ２同士を結ぶ関数に基づいて、ツマミ１に与える力が算出される、すなわち、アクチュエータ１１に与える制御値が演算される（手順Ｓ３）。そして、制御値が、出力部１５からアクチュエータ１１に出力される（手順Ｓ４）。
【００３８】
なお、ツマミ１の位置が、位置０から位置ａｘ２までの領域以外の領域、すなわち、位置ａｘ２から位置ａｘ３までの領域、位置ａｘ３から位置ａｘ４までの領域、位置ａｘ４から位置ａｘ５までの領域、位置ａｘ５から位置ａｘ６までの領域、および位置ａｘ６から位置ａｘ７までの領域のいずれの領域にある場合でも上述と同様にして制御値が演算され、アクチュエータ１１が制御される。
【００３９】
このようにしてアクチュエータ１１が制御されると、識別表示３の位置（図３では位置０）と識別表示４の位置（図３では位置ａｘ７）のちょうど中間の位置（図３では位置ａｘ４）を越えるときに、ツマミ１に与えられる力がｌ方向からｒ方向に反転し、それから識別表示４の位置まではツマミ１にｒ方向の力が与えられる。したがって、操作者の手指は、ツマミ１が識別表示４の位置よりも識別表示３の位置に近いときに、ツマミ１から抵抗力を受け、指針部２が識別表示３の位置よりも識別表示４の位置に近くなると、加速力を得る。
【００４０】
また、ツマミ１が識別表示４の位置からｌ方向に回されたときも同様に、操作者の手指は、ツマミ１が識別表示３の位置よりも識別表示４の位置に近いときに、ツマミ１から抵抗力を受け、識別表示４の位置よりも識別表示３の位置に近くなると、加速力を得る。
【００４１】
また、操作者が手指をツマミ１から離せば、ツマミ１は近い方の識別表示に向かって自動的に回転する。
【００４２】
なお、図３に示すフォースパターンＡは、識別表示３から識別表示４までの領域だけでなく、識別表示４から識別表示５までの領域、識別表示５から識別表示６までの領域、および識別表示６から識別表示７までの領域のそれぞれごとに設定してあるので、操作者は、各領域で上述と同様の操作感触を得る。
【００４３】
このように第１実施形態では、特定点Ａ１〜Ａ７だけを記憶部１６に記憶させ、演算部１４によって、特定点Ａ１とＡ２、Ａ２とＡ３、Ａ３とＡ４、Ａ４とＡ５、Ａ５とＡ６、およびＡ６とＡ７のそれぞれを結ぶ関数のいずれかに基づいてアクチュエータ１１に与える制御値を演算するようにしたので、フォースパターンＡを少ないデータ量で設定でき、これにより、外部入力部１７を使用してフォースパターンＡの調整作業や変更作業を容易におこなうことができる。
【００４４】
また、第１実施形態では、ツマミ１の操作を任意の位置でやめても、ツマミ１を、識別表示３〜７のうちの最寄の識別表示の位置に自動的に位置決めすることができるので、操作性の良いツマミを実現できる。
【００４５】
また、第１実施形態では、ツマミ１の識別表示３〜７に対する位置に応じてツマミ１の操作感触を変化させることができるので、この点においても、操作性の良いツマミを実現できる。
【００４６】
次に、第２実施形態について説明する。
【００４７】
図５は、第２実施形態によって操作感触を発生することが可能になったシフトレバーを示す斜視図、図６は、第２実施形態の構成を示すブロック図、図７は、オートマチックモード使用時のフォースパターンを示す説明図、図８は、マニュアルモード使用時のフォースパターンを示す説明図、図９は、図６に示す第２実施形態によってシフトレバーに力を与えるときの手順を示すフローチャート、図１０は、図９の続きを示すフローチャートである。
【００４８】
第２実施形態は、例えば図５に示す自動車のシフトレバー２１に設けてある。このシフトレバー２１は、ガイド部２２内を移動可能に設けられており、ガイド部２２の横には、ドライブ「Ｄ」やニュートラル「Ｎ」などの選択肢を示す識別表示２３〜３１を設けてある。
【００４９】
第２実施形態は、図６に示すように、シフトレバー２１に力を与える動力源であるアクチュエータ３５、シフトレバー２１の位置を検出する検出部３３と、この検出部３３によって検出されたシフトレバー２１の位置に応じてアクチュエータ３５を制御するための制御値を演算する演算手段３６と、アクチュエータ３５の動力をシフトレバー２１に伝達する減速ギアなどの動力伝達部３４とを備えている。
【００５０】
この演算手段３６は、検出部３３によって検出されたシフトレバー２１の位置データが入力される入力部３７と、シフトレバー２１の位置に応じてこのシフトレバー２１に所定の力を与えるために予め設定された図７に示すフォースパターンＢ，Ｃの特定点Ｂ１〜Ｂ１３、Ｃ１〜Ｃ１３、および図８に示すフォースパターンＤ，Ｆの特定点Ｄ１〜Ｄ８，Ｆ１〜Ｆ８が記憶される記憶部４２と、検出部３３によって検出されたシフトレバー２１の位置に応じてフォースパターンＢまたはフォースパターンＣまたはフォースパターンＤまたはフォースパターンＦに基づいてアクチュエータ３５を制御する制御値を演算する演算部３９と、この演算部３９によって演算された制御値をアクチュエータ３５に送る出力部４０とを備えている。
【００５１】
また、記憶部４２には、記憶部４２へのデータ入力が可能な外部入力部４４を接続し、演算手段３６の外部からフォースパターンＢ〜Ｆの調整や変更がおこなえるようにしてある。
【００５２】
フォースパターンＢ，Ｃは、識別表示２３〜２８のうちの所望の位置にシフトレバー２１を移動させて自動車を操作するオートマティックモードのときに使用するものである。なお、識別表示２３の「Ｐ」はパーキングを示し、識別表示２４の「Ｒ」はリバースを示し、識別表示２５の「Ｎ」はニュートラルを示し、識別表示２６の「Ｄ」はドライブを示し、識別表示２７の「２」は２速を示し、識別表示２８の「１」は１速を示している。
【００５３】
フォースパターンＢは、図７に示すように、シフトレバー２１の移動範囲内に特定された複数の特定位置０，ｂｘ２，ｂｘ３，ｂｘ４，ｂｘ５，ｂｘ６，ｂｘ７，ｂｘ８，ｂｘ９，ｂｘ１０，ｂｘ１１，ｂｘ１２，ｂｘ１３のそれぞれで、シフトレバー２１に与える力のそれぞれを０，ｂｙ２，ｂｙ３，０，ｂｙ５，ｂｙ６，０，ｂｙ８，ｂｙ９，０，ｂｙ１１，ｂｙ１２，０のそれぞれに設定してなる特定点Ｂ１〜Ｂ１３のそれぞれと、特定点Ｂ１とＢ２、Ｂ２とＢ３、Ｂ３とＢ４、Ｂ４とＢ５、Ｂ５とＢ６、Ｂ６とＢ７、Ｂ７とＢ８、Ｂ８とＢ９、Ｂ９とＢ１０、Ｂ１０とＢ１１、Ｂ１１とＢ１２、Ｂ１２とＢ１３のそれぞれを結ぶ例えば直線で表される関数のそれぞれとによって形成してある。このフォースパターンＢでは、点Ｂ４，Ｂ７，Ｂ１０を、シフトレバー２１に与える力の方向が反転する反転点として設定してある。
【００５４】
フォースパターンＣは、図７に示すように、シフトレバー２１の移動範囲内に特定された複数の特定位置０，ｃｘ２，ｃｘ３，ｃｘ４，ｃｘ５，ｃｘ６，ｃｘ７（＝ｂｘ７），ｃｘ８，ｃｘ９，ｃｘ１０，ｃｘ１１，ｃｘ１２，ｃｘ１３（＝ｂｘ１３）のそれぞれで、シフトレバー２１に与える力のそれぞれを０，ｃｙ２，ｃｙ３，０，ｃｙ５，ｃｙ６，０，ｃｙ８，ｃｙ９，０，ｃｙ１１，ｃｙ１２，０のそれぞれに設定してなる特定点Ｃ１〜Ｃ１３のそれぞれと、特定点Ｃ１とＣ２、Ｃ２とＣ３、Ｃ３とＣ４、Ｃ４とＣ５、Ｃ５とＣ６、Ｃ６とＣ７、Ｃ７とＣ８、Ｃ８とＣ９、Ｃ９とＣ１０、Ｃ１０とＣ１１、Ｃ１１とＣ１２、Ｃ１２とＣ１３のそれぞれを結ぶ例えば直線で表される関数のそれぞれとによって形成してある。このフォースパターンＣでは、点Ｃ４，Ｃ７（＝Ｂ７），Ｃ１０を、シフトレバー２１に与える力の方向を反転する反転点として設定してある。
【００５５】
このようにフォースパターンＢ，Ｃを設定した位置０から位置ｂｘ１３（＝ｃｘ１３）までの領域は、例えば識別表示２５から識別表示２７までの領域に対応させてある。
【００５６】
また、フォースパターンＤ，Ｆは、識別表示２９の位置から識別表示３１の位置までの領域でシフトレバー２１を操作するときに、すなわち、シフトアップとシフトダウン操作が可能なマニュアルモードのときに使用するものである。マニュアルモードでは、シフトレバー２１を、識別表示３０である「・」の位置から識別表示３１である「＋」の位置に移動させるとシフトアップされ、識別表示３０である「・」から識別表示２９である「−」の位置に移動させるとシフトダウンされるようになっている。
【００５７】
フォースパターンＤは、図８に示すように、シフトレバー２１の移動範囲内に特定された複数の特定位置０，ｄｘ２，ｄｘ３，ｄｘ４，ｄｘ５，ｄｘ６，ｄｘ７，ｄｘ８のそれぞれで、シフトレバー２１に与える力のそれぞれをｄｙ１，ｄｙ２，０，ｄｙ４，ｄｙ５，ｄｙ６，ｄｙ７，ｄｙ８のそれぞれに設定してなる特定点Ｄ１〜Ｄ８のそれぞれと、特定点Ｄ１とＤ２、Ｄ２とＤ３、Ｄ３とＤ４、Ｄ４とＤ５、Ｄ５とＤ６、Ｄ６とＤ７、Ｄ７とＤ８のそれぞれを結ぶ例えば直線で表される関数のそれぞれとによって形成してある。このフォースパターンＤでは、点Ｄ３を、シフレバー２１に与える力の方向を反転する反転点として設定してある。
【００５８】
フォースパターンＦは、図８に示すように、シフトレバー２１の移動範囲内に特定され複数の特定位置０，ｆｘ２，ｆｘ３，ｆｘ４，ｆｘ５，ｆｘ６（＝ｄｘ３），ｆｘ７，ｆｘ８（＝ｄｘ８）のそれぞれで、シフトレバー２１に与える力のそれぞれをｆｙ１，ｆｙ２，ｆｙ３，ｆｙ４，ｆｙ５，０，ｆｙ７，ｆｙ８のそれぞれに設定してなる特定点Ｆ１〜Ｆ８のそれぞれと、特定点Ｆ１とＦ２、Ｆ２とＦ３、Ｆ３とＦ４、Ｆ４とＦ５、Ｆ５とＦ６、Ｆ６とＦ７、Ｆ７とＦ８のそれぞれを結ぶ例えば直線で表される関数のそれぞれとによって形成してある。このフォースパターンＦでは、点Ｆ６（＝Ｄ３）を、シフトレバー２１に与える力の方向が反転する反転点として設定してある。
【００５９】
このようにフォースパターンＤ，Ｆを設定した位置０から位置ｄｘ８（＝ｆｘ８）までの領域は、識別表示２９の位置から識別表示３１の位置までの領域に対応させてある。
【００６０】
特に第２実施形態では、第１実施形態と異なり、演算手段３６が、モード切換部４１と、フォースパターン切換部３８とを備えている。
【００６１】
モード切換部４３は、例えばステアリングホイールに設けられた切換スイッチ４３がＯＮになったときに、図７，８に示すシフトレバー２１の移動範囲内の所定領域である切換領域Ｗ１内にシフトレバー２１があれば、オートマティックモードからマニュアルモードに切換えられ、または、マニュアルモードからオートマティックモードに切換えられるように設定してある。
【００６２】
フォースパターン切換部３８は、オートマティックモード使用中に、切換領域Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３内でシフトレバー２１が移動しているときに、シフトレバー２１の移動方向がｆ方向であれば、フォースパターンＢが選択され、ｂ方向ならばフォースパターンＣが選択されるように設定してある。切換領域Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３のそれぞれの領域内では、フォースパターンＢ上の点Ｂ１，Ｂ７，Ｂ１３のそれぞれとフォースパターンＣ上の点Ｃ１，Ｃ７，Ｃ１３のそれぞれとを一致させてあり、また、フォースパターンＢ，Ｃのそれぞれに含まれる力同士が同一方向なるように、さらに、それらの力の差が所定値以内の小さな差になるように、フォースパターンＢ，Ｃを設定してある。
【００６３】
また、このフォースパターン切換部３８は、マニュアルモード使用中に、図８に示す切換領域Ｗ１，Ｗ４，Ｗ５内でシフトレバー２１が移動しているときに、シフトレバー２１の移動方向がｆ方向ならばフォースパターンＤが選択され、ｂ方向ならばフォースパターンＦが選択されるように設定してある。
【００６４】
演算部３９は、フォースパターンＢ使用中に、検出部３３によってシフトレバー２１の位置が検出されると、そのシフトレバー２１の位置が、特定位置間の領域、すなわち位置０から位置ｂｘ２までの領域、位置ｂｘ２から位置ｂｘ３までの領域、位置ｂｘ３から位置ｂｘ４までの領域、位置ｂｘ４から位置ｂｘ５までの領域、位置ｂｘ５から位置ｂｘ６までの領域、位置ｂｘ６から位置ｂｘ７までの領域、位置ｂｘ７から位置ｂｘ８までの領域、位置ｂｘ８から位置ｂｘ９までの領域、位置ｂｘ９から位置ｂｘ１０までの領域、位置ｂｘ１０から位置ｂｘ１１までの領域、位置ｂｘ１１から位置ｂｘ１２までの領域、および位置ｂｘ１２から位置ｂｘ１３までの領域のいずれの領域に含まれているかを判定し、判定した領域を形成する２つの特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ関数に基づいて、アクチュエータ３５に与える制御値を演算するように設定してある。
【００６５】
また、この演算部３９は、フォースパターンＣ使用中に、検出部３３によってシフトレバー２１の位置が検出されると、そのシフトレバー２１の位置が、特定位置間の領域、すなわち位置０から位置ｃｘ２までの領域、位置ｃｘ２から位置ｃｘ３までの領域、位置ｃｘ３から位置ｃｘ４までの領域、位置ｃｘ４から位置ｃｘ５までの領域、位置ｃｘ５から位置ｃｘ６までの領域、位置ｃｘ６から位置ｃｘ７までの領域、位置ｃｘ７から位置ｃｘ８までの領域、位置ｃｘ８から位置ｃｘ９までの領域、位置ｃｘ９から位置ｃｘ１０までの領域、位置ｃｘ１０から位置ｃｘ１１までの領域、位置ｃｘ１１から位置ｃｘ１２までの領域、および位置ｃｘ１２から位置ｃｘ１３までの領域のいずれの領域に含まれているかを判定し、判定した領域を形成する２つの特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ関数に基づいて、アクチュエータ３５に与える制御値を演算するように設定してある。
【００６６】
また、この演算部３９は、フォースパターンＤ使用中に、検出部３３によってシフトレバー２１の位置が検出されると、そのシフトレバー２１の位置が、特定位置間の領域、すなわち位置０から位置ｄｘ２までの領域、位置ｄｘ２から位置ｄｘ３までの領域、位置ｄｘ３から位置ｄｘ４までの領域、位置ｄｘ４から位置ｄｘ５までの領域、位置ｄｘ５から位置ｄｘ６までの領域、位置ｄｘ６から位置ｄｘ７までの領域、および位置ｄｘ７から位置ｄｘ８までの領域のいずれの領域に含まれているかを判定し、判定した領域を形成する２つの特定位置のそれそれにおける特定点同士を結ぶ関数に基づいて、アクチュエータ３５に与える制御値を演算するように設定してある。
【００６７】
また、この演算部３９は、フォースパターンＦ使用中に、検出部３３によってシフトレバー２１の位置が検出されると、そのシフトレバー２１の位置が、特定位置間の領域、すなわち位置０から位置ｆｘ２までの領域、位置ｆｘ２から位置ｆｘ３までの領域、位置ｆｘ３から位置ｆｘ４までの領域、位置ｆｘ４から位置ｆｘ５までの領域、位置ｆｘ５から位置ｆｘ６までの領域、位置ｆｘ６から位置ｆｘ７までの領域、および位置ｆｘ７から位置ｆｘ８までの領域のいずれの領域に含まれているかを判定し、判定した領域を形成する２つの特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ関数に基づいて、アクチュエータ３５に与える制御値を演算するように設定してある。
【００６８】
このように構成した第２実施形態は、次のように動作する。
【００６９】
はじめに、オートマティックモードでの動作について説明する。
【００７０】
例えば、シフトレバー２１を識別表示２５の位置から識別表示２７の位置までの領域で移動させると、シフトレバー２１の位置が検出部３３によって検出され、そのシフトレバー２１の位置データが入力部３７に入力される（手順Ｔ１）。
【００７１】
次に、モード切換部４１によって切換スイッチ４３がＯＮかどうかが判定される（手順Ｔ２）。いまはオートマティックモードを使用しており、切換スイッチ４３がＯＦＦであるから（ＮＯ）、演算手段３６のフォースパターン切換部３８によって、シフトレバー２１が図７に示す切換領域Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３のいずれかの領域内にあるかどうかが判定される（手順Ｔ７）。切換領域Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３内のいずれにもないときは（ＮＯ）、演算部３９によって、現在使用しているフォースパターン、例えばフォースパターンＢに基づいてシフトレバー２１に与える力が算出され、その算出された力がシフトレバー２１に与えられるようにアクチュエータ３５が制御される（手順Ｔ１１〜Ｔ１３）。
【００７２】
「手順Ｔ１１〜１３」がおこなわれる際、演算部３９では、はじめに、シフトレバー２１の位置が、特定位置間の領域、すなわち位置０から位置ｂｘ２までの領域、位置ｂｘ２から位置ｂｘ３までの領域、位置ｂｘ３から位置ｂｘ４までの領域、位置ｂｘ４から位置ｂｘ５までの領域、位置ｂｘ５から位置ｂｘ６までの領域、位置ｂｘ６から位置ｂｘ７までの領域、位置ｂｘ７から位置ｂｘ８までの領域、位置ｂｘ８から位置ｂｘ９までの領域、位置ｂｘ９から位置ｂｘ１０までの領域、位置ｂｘ１０から位置ｂｘ１１までの領域、位置ｂｘ１１から位置ｂｘ１２までの領域、および位置ｂｘ１２から位置ｂｘ１３までの領域のいずれの領域に含まれているかが判定される（手順Ｔ１１）。
【００７３】
そして、シフトレバー２１が、例えば位置ｂｘ２から位置ｂｘ３までの領域内にあると判定されたときは、位置ｂｘ２から位置ｂｘ３までの領域を形成する２つの特定位置ｂｘ２，ｂｘ３のそれぞれにおける特定点Ｂ２とＢ３とを結ぶ関数に基づいて、アクチュエータ３５に与える制御値が演算され（手順Ｔ１２）、出力部４０からアクチュエータ３５に出力される（手順Ｔ１３）。
【００７４】
なお、フォースパターンＣに基づいてシフトレバー２１に与える力を算出する場合も同様に、シフトレバー２１の位置がいずれの特定位置間の領域に含まれるかが判定され（手順Ｔ１１）、判定された領域を形成する２つの特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ関数に基づいてアクチュエータ３５に与える制御値が演算され（手順Ｔ１２）、出力部４０からアクチュエータ３５に出力される（手順Ｔ１３）。
【００７５】
また、上述の「手順Ｔ７」がおこなわれたときに、シフトレバー２１が図７に示す切換領域Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３のいずれかの領域内にあると判定されたときは（ＹＥＳ）、シフトレバー２１の移動方向がｆ方向かどうかの判定がおこなわれる（手順Ｔ８）。例えばシフトレバー２１の移動方向がｆ方向と判定されたときは（ＹＥＳ）、フォースパターンＢが選択され（手順Ｔ９）、シフトレバー２１の移動方向がｆ方向でないと判定されたときは（ＮＯ）、すなわちｂ方向であったときは、フォースパターンＣが選択される（手順Ｔ１０）。
【００７６】
これにより、例えば、シフトレバー２１を識別表示２６の位置（図７では位置ａｘ７またはｃｘ７）から識別表示２５の位置（図７では位置ｂｘ１３またはｃｘ１３）に移動させるに際しては、フォースパターンＢに基づいてシフトレバー２１に与えられる力が制御される。すなわち、シフトレバー２１を識別表示２６の位置から移動させ始めたときに、操作力（ｆ方向の力）に抗する強い抵抗力（ｂ方向の力）が操作者の手指に与えられ、シフトレバー２１が識別表示２６の位置よりも識別表示２５の位置に近くなると、識別表示２５の位置に向かう加速力（ｆ方向の力）を得る。
【００７７】
そして、シフトレバー２１を識別表示２５の位置から識別表示２６の位置に移動させるに際しては、フォースパターンＣに基づいてシフトレバー２１に与えられる力が制御される。すなわち、シフトレバー２１を識別表示２５の位置から移動させ始めたときに、操作力（ｂ方向の力）に抗する強い抵抗力（ｆ方向の力）が操作者の手指に与えられ、シフトレバー２１が識別表示２５の位置よりも識別表示２６の位置に近くなると、識別表示２６に向かう加速力（ｂ方向の力）を得る。
【００７８】
したがって、操作者は、シフトレバー２１をｆ方向およびｂ方向のいずれに移動させても同様の操作感触を得ることができる。
【００７９】
なお、このフォースパターンの切換えに際しては、フォースパターンＢ上の点Ｂ１，Ｂ７，Ｂ１３のそれぞれとフォースパターンＣ上の点Ｃ１，Ｃ７，Ｃ１３のそれぞれが一致しており、フォースパターンＢ，Ｃのそれぞれに含まれる力同士が同一方向であり、さらに、それらの力の差が所定値以内の小さな差なので、フォースパターンの切換前後でシフトレーバー２１に与えられる力が極端に変化することが防止される。
【００８０】
次に、オートマティックモードからマニュアルモードに切換えられる際の動作について説明する。
【００８１】
シフトレバー２１が操作されると、シフトレバー２１の位置が検出部３３によって検出され、その位置データが入力部３７に入力される（手順Ｔ１）。
【００８２】
このとき、演算手段３６のモード切換部４１によって、切換スイッチ４３がＯＮかどうかの判定がおこなわれる（手順Ｔ２）。いまは切換スイッチ４３がＯＮの状態であるから（ＹＥＳ）、シフトレバー２１の位置が識別表示２６の位置付近、すなわち切換領域Ｗ１内にあるかどうかの判定がおこなわれる（手順Ｔ３）。そして、シフトレバー２１が切換領域Ｗ１内にあると（ＹＥＳ）、オートマティックモードであるかどうかの判定がおこなわれる（手順Ｔ４）。いまはオートマティックモードであるから（ＹＥＳ）、図８に示すマニュアルモードに切換えられる（手順Ｔ５）。
【００８３】
次に、演算手段３６のフォースパターン切換部３８によって、シフトレバー２１の位置が切換領域Ｗ１，ｗ４，ｗ５のいずれかの領域内にあるかどうかの判定がおこなわれる（手順Ｔ７）。いまはシフトレバー２１が切換領域Ｗ１内にあるから（ＹＥＳ）、シフトレバー２１の移動方向がｆ方向かどうかの判定がおこなわれる（手順Ｔ８）。シフトレバー２１の移動方向がｆ方向のときは（ＹＥＳ）、フォースパターンＤが選択され（手順Ｔ９）、移動方向がｂ方向のときは（ＮＯ）、フォースパターンＦが選択される（手順Ｔ１０）。例えばフォースパターンＤが選択されると、演算部３９によって、フォースパターンＤに基づいてシフトレバー２１に与える力が算出され、その算出された力がシフトレバー２１に与えられるようにアクチュエータ３５が制御される（手順Ｔ１１〜Ｔ１３）。
【００８４】
「手順Ｔ１１〜１３」がおこなわれる際、演算部３９では、はじめに、シフトレバー２１の位置が、特定位置間の領域、すなわち位置０から位置ｄｘ２までの領域、位置ｄｘ２から位置ｄｘ３までの領域、位置ｄｘ３から位置ｄｘ４までの領域、位置ｄｘ４から位置ｄｘ５までの領域、位置ｄｘ５から位置ｄｘ６までの領域、位置ｄｘ６から位置ｄｘ７までの領域、および位置ｄｘ７から位置ｄｘ８までの領域のいずれの領域に含まれているかが判定される（手順Ｔ１１）。
【００８５】
そして、シフトレバー２１が例えば位置ｄｘ４から位置ｄｘ５までの領域にあると判定されたときは、位置ｄｘ４から位置ｄｘ５までの領域を形成する２つの特定位置ｄｘ４，ｄｘ５のそれぞれにおける特定点Ｄ４とＤ５とを結ぶ関数に基づいて、アクチュエータ３５に与える制御値が演算され（手順Ｔ１２）、その制御値が出力部４０からアクチュエータ３５に出力される（手順Ｔ１３）。
【００８６】
また、マニュアルモード使用中には、フォースパターン切換部３８によって、シフトレバー２１が切換領域Ｗ１，Ｗ４，Ｗ５のいずれかの領域内にあるかどうかの判定がおこなわれ（手順Ｔ７）、切換領域Ｗ１，Ｗ４，Ｗ５のいずれかの領域内にあると判定されたときは（ＹＥＳ）、シフトレバー２１の移動方向がｆ方向かどうかの判定がおこなわれる（手順Ｔ８）。シフトレバー２１の移動方向がｆ方向のときは（ＹＥＳ）、フォースパターンＤが選択され（手順Ｔ９）、シフトレバー２１の移動方向がｂ方向のときは（ＮＯ）、フォースパターンＦが選択される（手順Ｔ１０）。これにより、シフトレバー２１に与えられる力が、常に操作力に抗する抵抗力として働き、シフトダウン操作およびシフトアップ操作の際に、操作者は同様の操作感触、すなわち抵抗力を受ける。
【００８７】
また、識別表示３０の位置（図８では位置ｄｘ３はたはｆｘ６）から識別表示２９の位置（図８では位置ｄｘ８またはｆｘ８）までの途中でシフトレバー２１から手指が離れると、シフトレバー２１にはｂ方向の力が与えられているので、シフトレバー２１は識別表示３０の位置に戻る。同様に、識別表示３０の位置から識別表示３１の位置（図８ではｄｘ１はまたｆｘ１）までの途中でシフトレバー２１から手指が離れると、シフトレバー２１にはｆ方向の力が与えられているので、シフトレバー２１は識別表示３０の位置に戻る。
【００８８】
このように第２実施形態では、第１実施形態と同様に、フォースパターンＢの設定については特定点Ｂ１〜Ｂ１３を記憶部４２に記憶させ、フォースパターンＣの設定については特定点Ｃ１〜Ｃ１３を記憶部４２に記憶させ、フォースパターンＤの設定については特定点Ｄ１〜Ｄ８を記憶部４２に記憶させ、フォースパターンＦの設定については特定点Ｆ１〜Ｆ８を記憶部４２に記憶させ、演算部３９によって、各フォースパターンについて隣接する特定点同士を結ぶ関数に基づいてアクチュエータ３５の制御値を演算するので、フォースパターンＢ〜Ｆのそれぞれを少ないデータ量で設定でき、外部入力部４４を使用してフォースパターンＢ〜Ｆの調整作業や変更作業を容易におこなうことができる。
【００８９】
また、第２実施形態では、フォースパターンＢ，Ｃの切換前後でシフトレバー２１に与えられる力が極端に変化することが防止されているので、フォースパターン切換時の力の変化に伴う違和感をほとんど感じさせないようにすることができる。
【００９０】
また、第２実施形態では、シフトレバー２１の識別表示２３〜３１に対する位置に応じてシフトレバー２１の操作感触を変化させることができるので、操作性の良いシフトレバーを実現できる。
【００９１】
また、第２実施形態では、シフトレバー２１の操作を任意の位置でやめても、シフトレバー２１を、識別表示２３〜２８のうちの最寄の識別表示の位置に自動的に位置決めすることができ、この点においても操作性の良いシフトレバーを実現できる。
【００９２】
なお、第１，第２実施形態では、ツマミ１の位置もシフトレバー２１の位置も１つの直線の座標で表すことができるので、フォースパターンを平面上の関数にしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、操作部材が前後左右に揺動操作される操作レバーなどのように操作部材が多方向に操作させる場合には、フォースパターンを空間内の関数にしてもよい。
【００９３】
また、第１，第２実施形態では、特定点同士を直線で表される関数で結んだが、本発明はこれに限るものではなく、特定点同士を結ぶ関数は、曲線で表される関数でもよい。
【００９４】
【発明の効果】
以上のように本発明では、フォースパターンの設定を、特定点を記憶部に記憶させ、隣接する特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ関数を演算部で判定するようにしたので、少ないデータ量でフォースパターンを設定でき、これにより、フォースパターンの調整作業や変更作業を容易におこなうことができる。
また、本発明では、複数のフォースパターンを設定し、操作部材の移動範囲内の所定領域内に操作部材があるときに、フォースパターンを切換えるフォースパターン切換部を備える。これにより、フォースパターンの切換えが位置でおこなわれるのではなく、所定領域内でおこなわれる。したがって、切換が必要どうかの判定が容易であり、フォースパターンの切換えの確実性を向上させることができる。この結果、操作部材に与える力の制御ミスを防止することができる。
また、本発明では、フォースパターン切換部は、切換えるフォースパターン同士の力の大きさの差が所定値以下のときに、フォースパターンを切換えるように設定した。これにより、フォースパターンの切換前後での操作部材に与えられる力の変化を小さくすることができる。この点においても、フォースパターン切換時の力の変化に伴う違和感を少なくすることができ、したがって、操作者は円滑に操作部材を操作することができる。
【００９５】
また、本発明において、前記操作部材の移動範囲内の特定点のうちの少なくとも１つは、操作部材に与える力の方向を反転させる反転点にすれば、操作部材の操作を移動範囲内の任意の位置でやめても、操作部材には移動範囲を形成する２つの位置のいずれかに向かうように力が与えられるので、操作部材を移動範囲を形成する２つの位置のいずれかに位置決めすることができ、したがって、操作性の良い操作部材を実現できる。
【００９７】
また、本発明において、フォースパターン切換部は、切換えるフォースパターンのそれぞれに含まれる力同士が同方向のときに、フォースパターンを切換えるように設定すれば、フォースパターンの切換前後で、操作部材に与えられる力の方向が変化しないので、フォースパターン切換時の力の変化に伴う違和感を少なくすることができ、操作者は円滑に操作部材を操作することができる。
【００９９】
また、本発明において、前記操作部材の移動範囲内の所定領域に対応して、前記操作部材の周囲に識別表示を設ければ、識別表示の位置に対応して操作部材の操作感触を変化させることができ、したがって、操作性の良い操作部材を実現できる。
【０１００】
また、本発明において、車載機器を操作する操作装置に設ければ、車載機器の操作装置に備えられる操作部材から操作感触を発生させることができるので、操作装置の操作性を向上させることができ、したがって、車載機器の操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハプティックコントローラの第１実施形態によって操作感触を発生することが可能となったツマミを示す正面図である。
【図２】第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す第１実施形態によってツマミに与える力のパターン、すなわちフォースパターンを示す説明図である。
【図４】図２に示す第１実施形態によってツマミに力を与えるときの手順を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態によって操作感触を発生することが可能になったシフトレバーを示す斜視図である。
【図６】第２実施形態の構成を示すブロック図である。
【図７】オートマチックモード使用時のフォースパターンを示す説明図である。
【図８】マニュアルモード使用時のフォースパターンを示す説明図である。
【図９】図６に示す第２実施形態によってシフトレバーに力を与えるときの手順を示すフローチャートである。
【図１０】図９の続きを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ ツマミ（操作部材）
８ 操作部
９ 検出部
１１ アクチュエータ
１２ 演算手段
１３ 入力部
１４ 演算部
１５ 出力部
１６ 記憶部
１７ 外部入力部
２１ シフトレバー（操作部材）
３３ 検出部
３５ アクチュエータ
３６ 演算手段
３７ 入力部
３８ フォースパターン切換部
３９ 演算部
４０ 出力部
４１ モード切換部
４２ 記憶部
４３ 切換スイッチ
４４ 外部入力部
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車載機器を操作する操作装置に設けられ、操作部材の位置に応じて操作部材に所定の力を与えて、操作部材から操作者に操作感触を与える、すなわち、操作者の力覚（ハプティック）を刺激するハプティックコントローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車載機器を操作する操作装置には、操作部材の位置に応じて操作部材に所定の力を与えて、操作部材から操作者に操作感触を与える、すなわち、操作者の力覚を刺激するハプティックコントローラを備えているものがある。
【０００３】
従来のハプティックコントローラには、手動操作される操作部材に力を与える動力源であるアクチュエータと、操作部材の位置を検出する検出部と、この検出部によって検出された操作部材の位置に応じてアクチュエータを制御する制御値を演算する演算手段を備えているものがある。
【０００４】
演算手段は、操作部材の位置に応じて操作部材に所定の力を与えるために予め設定されたフォースパターンが記憶されている記憶部と、検出部によって検出された操作部材の位置に応じてフォースパターンから制御値を取り出す演算部とを備えている。
【０００５】
フォースパターンは、操作部材の移動範囲が細かく区分けされ各区分ごとにアクチュエータに与える力が設定されてなる点のそれぞれによって形成されている。
【０００６】
このように構成されたハプティックコントローラでは、操作部材が操作されると、操作部材の位置が検出部によって検出される。そして、演算手段では、演算部によって、操作部材の位置に応じて、記憶部に記憶されているフォースパターンから制御値が取り出され、アクチュエータに送られる。アクチュエータからは制御値に基づいた力が出力され、この力が操作部材に伝達されて、操作部材から操作者に操作感触が与えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来のハプティックコントローラでは、操作部材の移動範囲が細かく区分けされ、各区分ごとに操作部材に与える力が設定されてなる点のそれぞれによってフォースパターンが形成されているので、すなわち、フォースパターンを形成する点の数が非常に多いので、フォースパターンを調整したり変更したりする際に、多くの点を１つ１つ修正しなければならず、その作業が煩わしい。
【０００８】
本発明は、上述の現状を考慮してなされたもので、その目的は、操作部材の操作に応じて操作部材に所定の力を与えるためのフォースパターンを少ないデータ量で設定できるハプティックコントローラを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明は、手動操作される操作部材に力を与える動力源であるアクチュエータと、前記操作部材の位置を検出する検出部と、この検出部によって検出された前記操作部材の位置から前記アクチュエータを制御するための制御値を演算する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記操作部材の位置に応じてこの操作部材に所定の力を与えるために予め設定されたフォースパターンが記憶される記憶部と、前記検出部によって検出された前記操作部材の位置から前記フォースパターンに基づいて前記制御値を演算する演算部とを具備するとともに、前記フォースパターンは、前記操作部材の移動範囲内に特定された複数の特定位置のそれぞれで操作部材に与える力のそれぞれを特定してなる特定点と、隣接する特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ所定の関数のそれぞれとによって形成し、前記演算部は、前記検出部によって検出された前記操作部材の位置が、いずれの特定位置間の領域に含まれているかを判定し、判定した領域を形成する２つの特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ所定の関数に基づいて、前記制御値を演算するように設定したハプティックコントローラであって、複数のフォースパターンを設定し、操作部材の移動範囲内の所定領域内に操作部材があるときに、フォースパターンを切換えるフォースパターン切換部を備え、前記フォースパターン切換部は、切換えるフォースパターン同士の力の大きさの差が所定値以下のときに、フォースパターンを切換えるように設定したことを特徴とする。
【００１０】
このように構成した本発明では、操作部材が操作されると、操作部材の位置が検出部によって検出される。演算手段では、演算部によって、記憶部に記憶されているフォースパターンに基づいて操作部材に与える力が算出される。すなわち、操作部材の位置が、いずれの特定位置間の領域に含まれているかが判定され、判定した領域を形成する２つの特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ所定の関数に基づいて、アクチュエータに与える制御値が演算される。
【００１１】
そして、制御値に基づいてアクチュエータから力が出力されると、その力は操作部材に伝達されて、操作者の力覚を刺激する。すなわち、操作部材から操作者に操作感触が与えられる。
【００１２】
このように本発明では、特定点を記憶部に記憶させ、隣接する特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ関数を演算部で判定するようにしたので、フォースパターンの設定に要するデータ量を少なくできる。
また、本発明では、複数のフォースパターンを設定し、操作部材の移動範囲内の所定領域内に操作部材があるときに、フォースパターンを切換えるフォースパターン切換部を備える。これにより、フォースパターンの切換えが位置でおこなわれるのではなく、所定領域内でおこなわれる。したがって、切換が必要どうかの判定が容易であり、フォースパターンの切換えの確実性を向上させることができる。
また、本発明では、フォースパターン切換部は、切換えるフォースパターン同士の力の大きさの差が所定値以下のときに、フォースパターンを切換えるように設定した。これにより、フォースパターンの切換前後において操作部材に与えられる力の変化が小さくすることができる。したがって、フォースパターン切換時の力の変化に伴う違和感を少なくすることができる。
【００１３】
また、本発明において、前記操作部材の移動範囲内の特定点のうちの少なくとも１つは、操作部材に与える力の方向を反転させる反転点にしてもよい。
【００１４】
このように構成したものでは、操作部材の操作を移動範囲内の任意の位置でやめても、操作部材には移動範囲を形成する２つの位置のいずれかに向かうように力が与えられるので、操作部材を移動範囲を形成する２つの位置のいずれかに位置決めすることができる。
【００１７】
また、本発明において、フォースパターン切換部は、切換えるフォースパターンのそれぞれに含まれる力同士が同方向のときに、フォースパターンを切換えるように設定してもよい。
【００１８】
このように構成したものでは、フォースパターンの切換前後で、操作部材に与えられる力の方向が変化しないので、フォースパターン切換時の力の変化に伴う違和感を少なくすることができる。
【００２１】
また、本発明において、前記操作部材の移動範囲内の所定領域に対応して、前記操作部材の周囲に識別表示を設けてもよい。
【００２２】
このように構成したものでは、識別表示に対応して操作部材の操作感触を変化させることができる。
【００２３】
また、上述の発明において、車載機器を操作する操作装置に設けてもよい。
【００２４】
このように構成したものでは、車載機器の操作装置に備えられる操作部材から操作感触を発生させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のハプティックコントローラの実施形態を図に基づいて説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１実施形態によって操作感触を発生することが可能となったツマミを示す正面図、図２は、第１実施形態の構成を示すブロック図、図３は、図２に示す第１実施形態によってツマミに与える力のパターン、すなわちフォースパターンを示す説明図、図４は、図２に示す第１実施形態によってツマミに力を与えるときの手順を示すフローチャートである。
【００２７】
第１実施形態は、車載用機器など、例えば、エアコンの空気排出口を切換える切換スイッチに設けてある。この切換スイッチは、図１に示すように、手動で回転操作される操作部材であるツマミ１と、このツマミ１の周囲に設けられ、選択肢を示す識別表示３〜７と、これら識別表示３〜７のうちのいずれが選択されているかを指す指針部２とを備えている。
【００２８】
第１実施形態は、図２に示すように、ツマミ１に力を与える動力源であるアクチュエータ１１、ツマミ１の位置を検出する検出部９と、この検出部９によって検出されたツマミ１の位置、すなわちツマミ１の回転角度に応じて、アクチュエータ１１を制御するための制御値を演算する演算手段１２と、アクチュエータ１１の動力を伝達する減速ギアなどの動力伝達部１０とを備えている。
【００２９】
演算手段１２は、同図２に示すように、検出部９によって検出されたツマミ１の位置データが入力される入力部１３と、ツマミ１の位置に応じてこのツマミ１に所定の力を与えるために予め設定された後述のフォースパターンＡの特定点Ａ１〜Ａ３，Ａ５〜Ａ７（図３参照）が記憶されている記憶部１６と、検出部９によって検出されたツマミ１の位置に応じてフォースパターンＡに基づいてツマミ１に与える力を算出する、すなわち、アクチュエータ１１に与える制御値を演算する演算部１４と、この演算部１４によって演算された制御値をアクチュエータ１１に送る出力部１５とを備えている。
【００３０】
また、記憶部１６には、記憶部１６へのデータ入力が可能な外部入力部１７を接続してあり、演算手段１２の外部からのフォースパターンＡの調整や変更がおこなえるようにしてある。
【００３１】
フォースパターンＡは、図３に示すように、ツマミ１を移動させることが可能な範囲内に特定された複数の特定位置０，ａｘ２，ａｘ３，ａｘ４，ａｘ５，ａｘ６，ａｘ７のそれぞれで、ツマミ１に与える力のそれぞれを０，ａｙ２，ａｙ３，０，ａｙ５，ａｙ６，０のそれぞれに設定してなる特定点Ａ１〜Ａ７のそれぞれと、特定点Ａ１とＡ２、Ａ２とＡ３、Ａ３とＡ４、Ａ４とＡ５、Ａ５とＡ６、およびＡ６とＡ７のそれぞれを結ぶ例えば直線で表される関数のそれぞれとによって形成してある。なお、フォースパターンＡには、特定位置０から特定位置ａｘ７までの領域のほぼ中央で力の方向を反転させるために、特定点Ａ４（ａｘ４，０）を反転点として設定してある。
【００３２】
上述のようにしてフォースパターンＡを設定した位置０から位置ａｘ７までの領域は、識別表示３の位置から識別表示４の位置までの領域、識別表示４の位置から識別表示５の位置までの領域、識別表示５の位置から識別表示６の位置までの領域、識別表示６の位置から識別表示７の位置までの領域のそれぞれに対応させてあり、これらの領域のそれぞれでは、フォースパターンＡに基づいた力がツマミ１に与えられる。
【００３３】
演算部１４は、検出部９によってツマミ１の位置が検出されると、そのツマミ１の位置が、特定位置間の領域、すなわち位置０から位置ａｘ２までの領域、位置ａｘ２から位置ａｘ３までの領域、位置ａｘ３から位置ａｘ４までの領域、位置ａｘ４から位置ａｘ５までの領域、位置ａｘ５から位置ａｘ６までの領域、および位置ａｘ６から位置ａｘ７までの領域のいずれの領域に含まれているかを判定し、判定した領域を形成する２つの特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ関数に基づいて、アクチュエータ１１の制御値を演算するように設定してある。
【００３４】
このように構成した第１実施形態は、例えば、ツマミ１が識別表示３の位置から識別表示４の位置までｒ方向に回されると、次のように動作する。
【００３５】
図４に示すように、ツマミ１が回されると、ツマミ１の位置が検出部９によって検出され、ツマミ１の位置データが入力部１３に入力される（手順Ｓ１）。
【００３６】
次に、演算手段１２では、演算部１４によって、ツマミ１の位置が特定位置間の領域、すなわち位置０から位置ａｘ２までの領域、位置ａｘ２から位置ａｘ３までの領域、位置ａｘ３から位置ａｘ４までの領域、位置ａｘ４から位置ａｘ５までの領域、位置ａｘ５から位置ａｘ６までの領域、および位置ａｘ６から位置ａｘ７までの領域のいずれの領域に、含まれているかを判定する（手順Ｓ２）。
【００３７】
これにより、例えばツマミ１が位置０から位置ａｘ２までの領域内にあると判定されたときは、位置０から位置ａｘ２までの領域を形成する２つの特定位置０，ａｘ２のそれぞれにおける特定点Ａ１，Ａ２同士を結ぶ関数に基づいて、ツマミ１に与える力が算出される、すなわち、アクチュエータ１１に与える制御値が演算される（手順Ｓ３）。そして、制御値が、出力部１５からアクチュエータ１１に出力される（手順Ｓ４）。
【００３８】
なお、ツマミ１の位置が、位置０から位置ａｘ２までの領域以外の領域、すなわち、位置ａｘ２から位置ａｘ３までの領域、位置ａｘ３から位置ａｘ４までの領域、位置ａｘ４から位置ａｘ５までの領域、位置ａｘ５から位置ａｘ６までの領域、および位置ａｘ６から位置ａｘ７までの領域のいずれの領域にある場合でも上述と同様にして制御値が演算され、アクチュエータ１１が制御される。
【００３９】
このようにしてアクチュエータ１１が制御されると、識別表示３の位置（図３では位置０）と識別表示４の位置（図３では位置ａｘ７）のちょうど中間の位置（図３では位置ａｘ４）を越えるときに、ツマミ１に与えられる力がｌ方向からｒ方向に反転し、それから識別表示４の位置まではツマミ１にｒ方向の力が与えられる。したがって、操作者の手指は、ツマミ１が識別表示４の位置よりも識別表示３の位置に近いときに、ツマミ１から抵抗力を受け、指針部２が識別表示３の位置よりも識別表示４の位置に近くなると、加速力を得る。
【００４０】
また、ツマミ１が識別表示４の位置からｌ方向に回されたときも同様に、操作者の手指は、ツマミ１が識別表示３の位置よりも識別表示４の位置に近いときに、ツマミ１から抵抗力を受け、識別表示４の位置よりも識別表示３の位置に近くなると、加速力を得る。
【００４１】
また、操作者が手指をツマミ１から離せば、ツマミ１は近い方の識別表示に向かって自動的に回転する。
【００４２】
なお、図３に示すフォースパターンＡは、識別表示３から識別表示４までの領域だけでなく、識別表示４から識別表示５までの領域、識別表示５から識別表示６までの領域、および識別表示６から識別表示７までの領域のそれぞれごとに設定してあるので、操作者は、各領域で上述と同様の操作感触を得る。
【００４３】
このように第１実施形態では、特定点Ａ１〜Ａ７だけを記憶部１６に記憶させ、演算部１４によって、特定点Ａ１とＡ２、Ａ２とＡ３、Ａ３とＡ４、Ａ４とＡ５、Ａ５とＡ６、およびＡ６とＡ７のそれぞれを結ぶ関数のいずれかに基づいてアクチュエータ１１に与える制御値を演算するようにしたので、フォースパターンＡを少ないデータ量で設定でき、これにより、外部入力部１７を使用してフォースパターンＡの調整作業や変更作業を容易におこなうことができる。
【００４４】
また、第１実施形態では、ツマミ１の操作を任意の位置でやめても、ツマミ１を、識別表示３〜７のうちの最寄の識別表示の位置に自動的に位置決めすることができるので、操作性の良いツマミを実現できる。
【００４５】
また、第１実施形態では、ツマミ１の識別表示３〜７に対する位置に応じてツマミ１の操作感触を変化させることができるので、この点においても、操作性の良いツマミを実現できる。
【００４６】
次に、第２実施形態について説明する。
【００４７】
図５は、第２実施形態によって操作感触を発生することが可能になったシフトレバーを示す斜視図、図６は、第２実施形態の構成を示すブロック図、図７は、オートマチックモード使用時のフォースパターンを示す説明図、図８は、マニュアルモード使用時のフォースパターンを示す説明図、図９は、図６に示す第２実施形態によってシフトレバーに力を与えるときの手順を示すフローチャート、図１０は、図９の続きを示すフローチャートである。
【００４８】
第２実施形態は、例えば図５に示す自動車のシフトレバー２１に設けてある。このシフトレバー２１は、ガイド部２２内を移動可能に設けられており、ガイド部２２の横には、ドライブ「Ｄ」やニュートラル「Ｎ」などの選択肢を示す識別表示２３〜３１を設けてある。
【００４９】
第２実施形態は、図６に示すように、シフトレバー２１に力を与える動力源であるアクチュエータ３５、シフトレバー２１の位置を検出する検出部３３と、この検出部３３によって検出されたシフトレバー２１の位置に応じてアクチュエータ３５を制御するための制御値を演算する演算手段３６と、アクチュエータ３５の動力をシフトレバー２１に伝達する減速ギアなどの動力伝達部３４とを備えている。
【００５０】
この演算手段３６は、検出部３３によって検出されたシフトレバー２１の位置データが入力される入力部３７と、シフトレバー２１の位置に応じてこのシフトレバー２１に所定の力を与えるために予め設定された図７に示すフォースパターンＢ，Ｃの特定点Ｂ１〜Ｂ１３、Ｃ１〜Ｃ１３、および図８に示すフォースパターンＤ，Ｆの特定点Ｄ１〜Ｄ８，Ｆ１〜Ｆ８が記憶される記憶部４２と、検出部３３によって検出されたシフトレバー２１の位置に応じてフォースパターンＢまたはフォースパターンＣまたはフォースパターンＤまたはフォースパターンＦに基づいてアクチュエータ３５を制御する制御値を演算する演算部３９と、この演算部３９によって演算された制御値をアクチュエータ３５に送る出力部４０とを備えている。
【００５１】
また、記憶部４２には、記憶部４２へのデータ入力が可能な外部入力部４４を接続し、演算手段３６の外部からフォースパターンＢ〜Ｆの調整や変更がおこなえるようにしてある。
【００５２】
フォースパターンＢ，Ｃは、識別表示２３〜２８のうちの所望の位置にシフトレバー２１を移動させて自動車を操作するオートマティックモードのときに使用するものである。なお、識別表示２３の「Ｐ」はパーキングを示し、識別表示２４の「Ｒ」はリバースを示し、識別表示２５の「Ｎ」はニュートラルを示し、識別表示２６の「Ｄ」はドライブを示し、識別表示２７の「２」は２速を示し、識別表示２８の「１」は１速を示している。
【００５３】
フォースパターンＢは、図７に示すように、シフトレバー２１の移動範囲内に特定された複数の特定位置０，ｂｘ２，ｂｘ３，ｂｘ４，ｂｘ５，ｂｘ６，ｂｘ７，ｂｘ８，ｂｘ９，ｂｘ１０，ｂｘ１１，ｂｘ１２，ｂｘ１３のそれぞれで、シフトレバー２１に与える力のそれぞれを０，ｂｙ２，ｂｙ３，０，ｂｙ５，ｂｙ６，０，ｂｙ８，ｂｙ９，０，ｂｙ１１，ｂｙ１２，０のそれぞれに設定してなる特定点Ｂ１〜Ｂ１３のそれぞれと、特定点Ｂ１とＢ２、Ｂ２とＢ３、Ｂ３とＢ４、Ｂ４とＢ５、Ｂ５とＢ６、Ｂ６とＢ７、Ｂ７とＢ８、Ｂ８とＢ９、Ｂ９とＢ１０、Ｂ１０とＢ１１、Ｂ１１とＢ１２、Ｂ１２とＢ１３のそれぞれを結ぶ例えば直線で表される関数のそれぞれとによって形成してある。このフォースパターンＢでは、点Ｂ４，Ｂ７，Ｂ１０を、シフトレバー２１に与える力の方向が反転する反転点として設定してある。
【００５４】
フォースパターンＣは、図７に示すように、シフトレバー２１の移動範囲内に特定された複数の特定位置０，ｃｘ２，ｃｘ３，ｃｘ４，ｃｘ５，ｃｘ６，ｃｘ７（＝ｂｘ７），ｃｘ８，ｃｘ９，ｃｘ１０，ｃｘ１１，ｃｘ１２，ｃｘ１３（＝ｂｘ１３）のそれぞれで、シフトレバー２１に与える力のそれぞれを０，ｃｙ２，ｃｙ３，０，ｃｙ５，ｃｙ６，０，ｃｙ８，ｃｙ９，０，ｃｙ１１，ｃｙ１２，０のそれぞれに設定してなる特定点Ｃ１〜Ｃ１３のそれぞれと、特定点Ｃ１とＣ２、Ｃ２とＣ３、Ｃ３とＣ４、Ｃ４とＣ５、Ｃ５とＣ６、Ｃ６とＣ７、Ｃ７とＣ８、Ｃ８とＣ９、Ｃ９とＣ１０、Ｃ１０とＣ１１、Ｃ１１とＣ１２、Ｃ１２とＣ１３のそれぞれを結ぶ例えば直線で表される関数のそれぞれとによって形成してある。このフォースパターンＣでは、点Ｃ４，Ｃ７（＝Ｂ７），Ｃ１０を、シフトレバー２１に与える力の方向を反転する反転点として設定してある。
【００５５】
このようにフォースパターンＢ，Ｃを設定した位置０から位置ｂｘ１３（＝ｃｘ１３）までの領域は、例えば識別表示２５から識別表示２７までの領域に対応させてある。
【００５６】
また、フォースパターンＤ，Ｆは、識別表示２９の位置から識別表示３１の位置までの領域でシフトレバー２１を操作するときに、すなわち、シフトアップとシフトダウン操作が可能なマニュアルモードのときに使用するものである。マニュアルモードでは、シフトレバー２１を、識別表示３０である「・」の位置から識別表示３１である「＋」の位置に移動させるとシフトアップされ、識別表示３０である「・」から識別表示２９である「−」の位置に移動させるとシフトダウンされるようになっている。
【００５７】
フォースパターンＤは、図８に示すように、シフトレバー２１の移動範囲内に特定された複数の特定位置０，ｄｘ２，ｄｘ３，ｄｘ４，ｄｘ５，ｄｘ６，ｄｘ７，ｄｘ８のそれぞれで、シフトレバー２１に与える力のそれぞれをｄｙ１，ｄｙ２，０，ｄｙ４，ｄｙ５，ｄｙ６，ｄｙ７，ｄｙ８のそれぞれに設定してなる特定点Ｄ１〜Ｄ８のそれぞれと、特定点Ｄ１とＤ２、Ｄ２とＤ３、Ｄ３とＤ４、Ｄ４とＤ５、Ｄ５とＤ６、Ｄ６とＤ７、Ｄ７とＤ８のそれぞれを結ぶ例えば直線で表される関数のそれぞれとによって形成してある。このフォースパターンＤでは、点Ｄ３を、シフレバー２１に与える力の方向を反転する反転点として設定してある。
【００５８】
フォースパターンＦは、図８に示すように、シフトレバー２１の移動範囲内に特定され複数の特定位置０，ｆｘ２，ｆｘ３，ｆｘ４，ｆｘ５，ｆｘ６（＝ｄｘ３），ｆｘ７，ｆｘ８（＝ｄｘ８）のそれぞれで、シフトレバー２１に与える力のそれぞれをｆｙ１，ｆｙ２，ｆｙ３，ｆｙ４，ｆｙ５，０，ｆｙ７，ｆｙ８のそれぞれに設定してなる特定点Ｆ１〜Ｆ８のそれぞれと、特定点Ｆ１とＦ２、Ｆ２とＦ３、Ｆ３とＦ４、Ｆ４とＦ５、Ｆ５とＦ６、Ｆ６とＦ７、Ｆ７とＦ８のそれぞれを結ぶ例えば直線で表される関数のそれぞれとによって形成してある。このフォースパターンＦでは、点Ｆ６（＝Ｄ３）を、シフトレバー２１に与える力の方向が反転する反転点として設定してある。
【００５９】
このようにフォースパターンＤ，Ｆを設定した位置０から位置ｄｘ８（＝ｆｘ８）までの領域は、識別表示２９の位置から識別表示３１の位置までの領域に対応させてある。
【００６０】
特に第２実施形態では、第１実施形態と異なり、演算手段３６が、モード切換部４１と、フォースパターン切換部３８とを備えている。
【００６１】
モード切換部４３は、例えばステアリングホイールに設けられた切換スイッチ４３がＯＮになったときに、図７，８に示すシフトレバー２１の移動範囲内の所定領域である切換領域Ｗ１内にシフトレバー２１があれば、オートマティックモードからマニュアルモードに切換えられ、または、マニュアルモードからオートマティックモードに切換えられるように設定してある。
【００６２】
フォースパターン切換部３８は、オートマティックモード使用中に、切換領域Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３内でシフトレバー２１が移動しているときに、シフトレバー２１の移動方向がｆ方向であれば、フォースパターンＢが選択され、ｂ方向ならばフォースパターンＣが選択されるように設定してある。切換領域Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３のそれぞれの領域内では、フォースパターンＢ上の点Ｂ１，Ｂ７，Ｂ１３のそれぞれとフォースパターンＣ上の点Ｃ１，Ｃ７，Ｃ１３のそれぞれとを一致させてあり、また、フォースパターンＢ，Ｃのそれぞれに含まれる力同士が同一方向なるように、さらに、それらの力の差が所定値以内の小さな差になるように、フォースパターンＢ，Ｃを設定してある。
【００６３】
また、このフォースパターン切換部３８は、マニュアルモード使用中に、図８に示す切換領域Ｗ１，Ｗ４，Ｗ５内でシフトレバー２１が移動しているときに、シフトレバー２１の移動方向がｆ方向ならばフォースパターンＤが選択され、ｂ方向ならばフォースパターンＦが選択されるように設定してある。
【００６４】
演算部３９は、フォースパターンＢ使用中に、検出部３３によってシフトレバー２１の位置が検出されると、そのシフトレバー２１の位置が、特定位置間の領域、すなわち位置０から位置ｂｘ２までの領域、位置ｂｘ２から位置ｂｘ３までの領域、位置ｂｘ３から位置ｂｘ４までの領域、位置ｂｘ４から位置ｂｘ５までの領域、位置ｂｘ５から位置ｂｘ６までの領域、位置ｂｘ６から位置ｂｘ７までの領域、位置ｂｘ７から位置ｂｘ８までの領域、位置ｂｘ８から位置ｂｘ９までの領域、位置ｂｘ９から位置ｂｘ１０までの領域、位置ｂｘ１０から位置ｂｘ１１までの領域、位置ｂｘ１１から位置ｂｘ１２までの領域、および位置ｂｘ１２から位置ｂｘ１３までの領域のいずれの領域に含まれているかを判定し、判定した領域を形成する２つの特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ関数に基づいて、アクチュエータ３５に与える制御値を演算するように設定してある。
【００６５】
また、この演算部３９は、フォースパターンＣ使用中に、検出部３３によってシフトレバー２１の位置が検出されると、そのシフトレバー２１の位置が、特定位置間の領域、すなわち位置０から位置ｃｘ２までの領域、位置ｃｘ２から位置ｃｘ３までの領域、位置ｃｘ３から位置ｃｘ４までの領域、位置ｃｘ４から位置ｃｘ５までの領域、位置ｃｘ５から位置ｃｘ６までの領域、位置ｃｘ６から位置ｃｘ７までの領域、位置ｃｘ７から位置ｃｘ８までの領域、位置ｃｘ８から位置ｃｘ９までの領域、位置ｃｘ９から位置ｃｘ１０までの領域、位置ｃｘ１０から位置ｃｘ１１までの領域、位置ｃｘ１１から位置ｃｘ１２までの領域、および位置ｃｘ１２から位置ｃｘ１３までの領域のいずれの領域に含まれているかを判定し、判定した領域を形成する２つの特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ関数に基づいて、アクチュエータ３５に与える制御値を演算するように設定してある。
【００６６】
また、この演算部３９は、フォースパターンＤ使用中に、検出部３３によってシフトレバー２１の位置が検出されると、そのシフトレバー２１の位置が、特定位置間の領域、すなわち位置０から位置ｄｘ２までの領域、位置ｄｘ２から位置ｄｘ３までの領域、位置ｄｘ３から位置ｄｘ４までの領域、位置ｄｘ４から位置ｄｘ５までの領域、位置ｄｘ５から位置ｄｘ６までの領域、位置ｄｘ６から位置ｄｘ７までの領域、および位置ｄｘ７から位置ｄｘ８までの領域のいずれの領域に含まれているかを判定し、判定した領域を形成する２つの特定位置のそれそれにおける特定点同士を結ぶ関数に基づいて、アクチュエータ３５に与える制御値を演算するように設定してある。
【００６７】
また、この演算部３９は、フォースパターンＦ使用中に、検出部３３によってシフトレバー２１の位置が検出されると、そのシフトレバー２１の位置が、特定位置間の領域、すなわち位置０から位置ｆｘ２までの領域、位置ｆｘ２から位置ｆｘ３までの領域、位置ｆｘ３から位置ｆｘ４までの領域、位置ｆｘ４から位置ｆｘ５までの領域、位置ｆｘ５から位置ｆｘ６までの領域、位置ｆｘ６から位置ｆｘ７までの領域、および位置ｆｘ７から位置ｆｘ８までの領域のいずれの領域に含まれているかを判定し、判定した領域を形成する２つの特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ関数に基づいて、アクチュエータ３５に与える制御値を演算するように設定してある。
【００６８】
このように構成した第２実施形態は、次のように動作する。
【００６９】
はじめに、オートマティックモードでの動作について説明する。
【００７０】
例えば、シフトレバー２１を識別表示２５の位置から識別表示２７の位置までの領域で移動させると、シフトレバー２１の位置が検出部３３によって検出され、そのシフトレバー２１の位置データが入力部３７に入力される（手順Ｔ１）。
【００７１】
次に、モード切換部４１によって切換スイッチ４３がＯＮかどうかが判定される（手順Ｔ２）。いまはオートマティックモードを使用しており、切換スイッチ４３がＯＦＦであるから（ＮＯ）、演算手段３６のフォースパターン切換部３８によって、シフトレバー２１が図７に示す切換領域Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３のいずれかの領域内にあるかどうかが判定される（手順Ｔ７）。切換領域Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３内のいずれにもないときは（ＮＯ）、演算部３９によって、現在使用しているフォースパターン、例えばフォースパターンＢに基づいてシフトレバー２１に与える力が算出され、その算出された力がシフトレバー２１に与えられるようにアクチュエータ３５が制御される（手順Ｔ１１〜Ｔ１３）。
【００７２】
「手順Ｔ１１〜１３」がおこなわれる際、演算部３９では、はじめに、シフトレバー２１の位置が、特定位置間の領域、すなわち位置０から位置ｂｘ２までの領域、位置ｂｘ２から位置ｂｘ３までの領域、位置ｂｘ３から位置ｂｘ４までの領域、位置ｂｘ４から位置ｂｘ５までの領域、位置ｂｘ５から位置ｂｘ６までの領域、位置ｂｘ６から位置ｂｘ７までの領域、位置ｂｘ７から位置ｂｘ８までの領域、位置ｂｘ８から位置ｂｘ９までの領域、位置ｂｘ９から位置ｂｘ１０までの領域、位置ｂｘ１０から位置ｂｘ１１までの領域、位置ｂｘ１１から位置ｂｘ１２までの領域、および位置ｂｘ１２から位置ｂｘ１３までの領域のいずれの領域に含まれているかが判定される（手順Ｔ１１）。
【００７３】
そして、シフトレバー２１が、例えば位置ｂｘ２から位置ｂｘ３までの領域内にあると判定されたときは、位置ｂｘ２から位置ｂｘ３までの領域を形成する２つの特定位置ｂｘ２，ｂｘ３のそれぞれにおける特定点Ｂ２とＢ３とを結ぶ関数に基づいて、アクチュエータ３５に与える制御値が演算され（手順Ｔ１２）、出力部４０からアクチュエータ３５に出力される（手順Ｔ１３）。
【００７４】
なお、フォースパターンＣに基づいてシフトレバー２１に与える力を算出する場合も同様に、シフトレバー２１の位置がいずれの特定位置間の領域に含まれるかが判定され（手順Ｔ１１）、判定された領域を形成する２つの特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ関数に基づいてアクチュエータ３５に与える制御値が演算され（手順Ｔ１２）、出力部４０からアクチュエータ３５に出力される（手順Ｔ１３）。
【００７５】
また、上述の「手順Ｔ７」がおこなわれたときに、シフトレバー２１が図７に示す切換領域Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３のいずれかの領域内にあると判定されたときは（ＹＥＳ）、シフトレバー２１の移動方向がｆ方向かどうかの判定がおこなわれる（手順Ｔ８）。例えばシフトレバー２１の移動方向がｆ方向と判定されたときは（ＹＥＳ）、フォースパターンＢが選択され（手順Ｔ９）、シフトレバー２１の移動方向がｆ方向でないと判定されたときは（ＮＯ）、すなわちｂ方向であったときは、フォースパターンＣが選択される（手順Ｔ１０）。
【００７６】
これにより、例えば、シフトレバー２１を識別表示２６の位置（図７では位置ａｘ７またはｃｘ７）から識別表示２５の位置（図７では位置ｂｘ１３またはｃｘ１３）に移動させるに際しては、フォースパターンＢに基づいてシフトレバー２１に与えられる力が制御される。すなわち、シフトレバー２１を識別表示２６の位置から移動させ始めたときに、操作力（ｆ方向の力）に抗する強い抵抗力（ｂ方向の力）が操作者の手指に与えられ、シフトレバー２１が識別表示２６の位置よりも識別表示２５の位置に近くなると、識別表示２５の位置に向かう加速力（ｆ方向の力）を得る。
【００７７】
そして、シフトレバー２１を識別表示２５の位置から識別表示２６の位置に移動させるに際しては、フォースパターンＣに基づいてシフトレバー２１に与えられる力が制御される。すなわち、シフトレバー２１を識別表示２５の位置から移動させ始めたときに、操作力（ｂ方向の力）に抗する強い抵抗力（ｆ方向の力）が操作者の手指に与えられ、シフトレバー２１が識別表示２５の位置よりも識別表示２６の位置に近くなると、識別表示２６に向かう加速力（ｂ方向の力）を得る。
【００７８】
したがって、操作者は、シフトレバー２１をｆ方向およびｂ方向のいずれに移動させても同様の操作感触を得ることができる。
【００７９】
なお、このフォースパターンの切換えに際しては、フォースパターンＢ上の点Ｂ１，Ｂ７，Ｂ１３のそれぞれとフォースパターンＣ上の点Ｃ１，Ｃ７，Ｃ１３のそれぞれが一致しており、フォースパターンＢ，Ｃのそれぞれに含まれる力同士が同一方向であり、さらに、それらの力の差が所定値以内の小さな差なので、フォースパターンの切換前後でシフトレーバー２１に与えられる力が極端に変化することが防止される。
【００８０】
次に、オートマティックモードからマニュアルモードに切換えられる際の動作について説明する。
【００８１】
シフトレバー２１が操作されると、シフトレバー２１の位置が検出部３３によって検出され、その位置データが入力部３７に入力される（手順Ｔ１）。
【００８２】
このとき、演算手段３６のモード切換部４１によって、切換スイッチ４３がＯＮかどうかの判定がおこなわれる（手順Ｔ２）。いまは切換スイッチ４３がＯＮの状態であるから（ＹＥＳ）、シフトレバー２１の位置が識別表示２６の位置付近、すなわち切換領域Ｗ１内にあるかどうかの判定がおこなわれる（手順Ｔ３）。そして、シフトレバー２１が切換領域Ｗ１内にあると（ＹＥＳ）、オートマティックモードであるかどうかの判定がおこなわれる（手順Ｔ４）。いまはオートマティックモードであるから（ＹＥＳ）、図８に示すマニュアルモードに切換えられる（手順Ｔ５）。
【００８３】
次に、演算手段３６のフォースパターン切換部３８によって、シフトレバー２１の位置が切換領域Ｗ１，ｗ４，ｗ５のいずれかの領域内にあるかどうかの判定がおこなわれる（手順Ｔ７）。いまはシフトレバー２１が切換領域Ｗ１内にあるから（ＹＥＳ）、シフトレバー２１の移動方向がｆ方向かどうかの判定がおこなわれる（手順Ｔ８）。シフトレバー２１の移動方向がｆ方向のときは（ＹＥＳ）、フォースパターンＤが選択され（手順Ｔ９）、移動方向がｂ方向のときは（ＮＯ）、フォースパターンＦが選択される（手順Ｔ１０）。例えばフォースパターンＤが選択されると、演算部３９によって、フォースパターンＤに基づいてシフトレバー２１に与える力が算出され、その算出された力がシフトレバー２１に与えられるようにアクチュエータ３５が制御される（手順Ｔ１１〜Ｔ１３）。
【００８４】
「手順Ｔ１１〜１３」がおこなわれる際、演算部３９では、はじめに、シフトレバー２１の位置が、特定位置間の領域、すなわち位置０から位置ｄｘ２までの領域、位置ｄｘ２から位置ｄｘ３までの領域、位置ｄｘ３から位置ｄｘ４までの領域、位置ｄｘ４から位置ｄｘ５までの領域、位置ｄｘ５から位置ｄｘ６までの領域、位置ｄｘ６から位置ｄｘ７までの領域、および位置ｄｘ７から位置ｄｘ８までの領域のいずれの領域に含まれているかが判定される（手順Ｔ１１）。
【００８５】
そして、シフトレバー２１が例えば位置ｄｘ４から位置ｄｘ５までの領域にあると判定されたときは、位置ｄｘ４から位置ｄｘ５までの領域を形成する２つの特定位置ｄｘ４，ｄｘ５のそれぞれにおける特定点Ｄ４とＤ５とを結ぶ関数に基づいて、アクチュエータ３５に与える制御値が演算され（手順Ｔ１２）、その制御値が出力部４０からアクチュエータ３５に出力される（手順Ｔ１３）。
【００８６】
また、マニュアルモード使用中には、フォースパターン切換部３８によって、シフトレバー２１が切換領域Ｗ１，Ｗ４，Ｗ５のいずれかの領域内にあるかどうかの判定がおこなわれ（手順Ｔ７）、切換領域Ｗ１，Ｗ４，Ｗ５のいずれかの領域内にあると判定されたときは（ＹＥＳ）、シフトレバー２１の移動方向がｆ方向かどうかの判定がおこなわれる（手順Ｔ８）。シフトレバー２１の移動方向がｆ方向のときは（ＹＥＳ）、フォースパターンＤが選択され（手順Ｔ９）、シフトレバー２１の移動方向がｂ方向のときは（ＮＯ）、フォースパターンＦが選択される（手順Ｔ１０）。これにより、シフトレバー２１に与えられる力が、常に操作力に抗する抵抗力として働き、シフトダウン操作およびシフトアップ操作の際に、操作者は同様の操作感触、すなわち抵抗力を受ける。
【００８７】
また、識別表示３０の位置（図８では位置ｄｘ３はたはｆｘ６）から識別表示２９の位置（図８では位置ｄｘ８またはｆｘ８）までの途中でシフトレバー２１から手指が離れると、シフトレバー２１にはｂ方向の力が与えられているので、シフトレバー２１は識別表示３０の位置に戻る。同様に、識別表示３０の位置から識別表示３１の位置（図８ではｄｘ１はまたｆｘ１）までの途中でシフトレバー２１から手指が離れると、シフトレバー２１にはｆ方向の力が与えられているので、シフトレバー２１は識別表示３０の位置に戻る。
【００８８】
このように第２実施形態では、第１実施形態と同様に、フォースパターンＢの設定については特定点Ｂ１〜Ｂ１３を記憶部４２に記憶させ、フォースパターンＣの設定については特定点Ｃ１〜Ｃ１３を記憶部４２に記憶させ、フォースパターンＤの設定については特定点Ｄ１〜Ｄ８を記憶部４２に記憶させ、フォースパターンＦの設定については特定点Ｆ１〜Ｆ８を記憶部４２に記憶させ、演算部３９によって、各フォースパターンについて隣接する特定点同士を結ぶ関数に基づいてアクチュエータ３５の制御値を演算するので、フォースパターンＢ〜Ｆのそれぞれを少ないデータ量で設定でき、外部入力部４４を使用してフォースパターンＢ〜Ｆの調整作業や変更作業を容易におこなうことができる。
【００８９】
また、第２実施形態では、フォースパターンＢ，Ｃの切換前後でシフトレバー２１に与えられる力が極端に変化することが防止されているので、フォースパターン切換時の力の変化に伴う違和感をほとんど感じさせないようにすることができる。
【００９０】
また、第２実施形態では、シフトレバー２１の識別表示２３〜３１に対する位置に応じてシフトレバー２１の操作感触を変化させることができるので、操作性の良いシフトレバーを実現できる。
【００９１】
また、第２実施形態では、シフトレバー２１の操作を任意の位置でやめても、シフトレバー２１を、識別表示２３〜２８のうちの最寄の識別表示の位置に自動的に位置決めすることができ、この点においても操作性の良いシフトレバーを実現できる。
【００９２】
なお、第１，第２実施形態では、ツマミ１の位置もシフトレバー２１の位置も１つの直線の座標で表すことができるので、フォースパターンを平面上の関数にしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、操作部材が前後左右に揺動操作される操作レバーなどのように操作部材が多方向に操作させる場合には、フォースパターンを空間内の関数にしてもよい。
【００９３】
また、第１，第２実施形態では、特定点同士を直線で表される関数で結んだが、本発明はこれに限るものではなく、特定点同士を結ぶ関数は、曲線で表される関数でもよい。
【００９４】
【発明の効果】
以上のように本発明では、フォースパターンの設定を、特定点を記憶部に記憶させ、隣接する特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ関数を演算部で判定するようにしたので、少ないデータ量でフォースパターンを設定でき、これにより、フォースパターンの調整作業や変更作業を容易におこなうことができる。
また、本発明では、複数のフォースパターンを設定し、操作部材の移動範囲内の所定領域内に操作部材があるときに、フォースパターンを切換えるフォースパターン切換部を備える。これにより、フォースパターンの切換えが位置でおこなわれるのではなく、所定領域内でおこなわれる。したがって、切換が必要どうかの判定が容易であり、フォースパターンの切換えの確実性を向上させることができる。この結果、操作部材に与える力の制御ミスを防止することができる。
また、本発明では、フォースパターン切換部は、切換えるフォースパターン同士の力の大きさの差が所定値以下のときに、フォースパターンを切換えるように設定した。これにより、フォースパターンの切換前後での操作部材に与えられる力の変化を小さくすることができる。この点においても、フォースパターン切換時の力の変化に伴う違和感を少なくすることができ、したがって、操作者は円滑に操作部材を操作することができる。
【００９５】
また、本発明において、前記操作部材の移動範囲内の特定点のうちの少なくとも１つは、操作部材に与える力の方向を反転させる反転点にすれば、操作部材の操作を移動範囲内の任意の位置でやめても、操作部材には移動範囲を形成する２つの位置のいずれかに向かうように力が与えられるので、操作部材を移動範囲を形成する２つの位置のいずれかに位置決めすることができ、したがって、操作性の良い操作部材を実現できる。
【００９７】
また、本発明において、フォースパターン切換部は、切換えるフォースパターンのそれぞれに含まれる力同士が同方向のときに、フォースパターンを切換えるように設定すれば、フォースパターンの切換前後で、操作部材に与えられる力の方向が変化しないので、フォースパターン切換時の力の変化に伴う違和感を少なくすることができ、操作者は円滑に操作部材を操作することができる。
【００９９】
また、本発明において、前記操作部材の移動範囲内の所定領域に対応して、前記操作部材の周囲に識別表示を設ければ、識別表示の位置に対応して操作部材の操作感触を変化させることができ、したがって、操作性の良い操作部材を実現できる。
【０１００】
また、本発明において、車載機器を操作する操作装置に設ければ、車載機器の操作装置に備えられる操作部材から操作感触を発生させることができるので、操作装置の操作性を向上させることができ、したがって、車載機器の操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハプティックコントローラの第１実施形態によって操作感触を発生することが可能となったツマミを示す正面図である。
【図２】第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す第１実施形態によってツマミに与える力のパターン、すなわちフォースパターンを示す説明図である。
【図４】図２に示す第１実施形態によってツマミに力を与えるときの手順を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態によって操作感触を発生することが可能になったシフトレバーを示す斜視図である。
【図６】第２実施形態の構成を示すブロック図である。
【図７】オートマチックモード使用時のフォースパターンを示す説明図である。
【図８】マニュアルモード使用時のフォースパターンを示す説明図である。
【図９】図６に示す第２実施形態によってシフトレバーに力を与えるときの手順を示すフローチャートである。
【図１０】図９の続きを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ ツマミ（操作部材）
８ 操作部
９ 検出部
１１ アクチュエータ
１２ 演算手段
１３ 入力部
１４ 演算部
１５ 出力部
１６ 記憶部
１７ 外部入力部
２１ シフトレバー（操作部材）
３３ 検出部
３５ アクチュエータ
３６ 演算手段
３７ 入力部
３８ フォースパターン切換部
３９ 演算部
４０ 出力部
４１ モード切換部
４２ 記憶部
４３ 切換スイッチ
４４ 外部入力部
Claims (5)
- 手動操作される操作部材に力を与える動力源であるアクチュエータと、前記操作部材の位置を検出する検出部と、この検出部によって検出された前記操作部材の位置から前記アクチュエータを制御するための制御値を演算する演算手段とを備え、
前記演算手段は、前記操作部材の位置に応じてこの操作部材に所定の力を与えるために予め設定されたフォースパターンが記憶される記憶部と、前記検出部によって検出された前記操作部材の位置から前記フォースパターンに基づいて前記制御値を演算する演算部とを具備するとともに、
前記フォースパターンは、前記操作部材の移動範囲内に特定された複数の特定位置のそれぞれで操作部材に与える力のそれぞれを特定してなる特定点と、隣接する特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ所定の関数のそれぞれとによって形成し、
前記演算部は、前記検出部によって検出された前記操作部材の位置が、いずれの特定位置間の領域に含まれているかを判定し、判定した領域を形成する２つの特定位置のそれぞれにおける特定点同士を結ぶ所定の関数に基づいて、前記制御値を演算するように設定したハプティックコントローラであって、
複数のフォースパターンを設定し、操作部材の移動範囲内の所定領域内に操作部材があるときに、フォースパターンを切換えるフォースパターン切換部を備え、
前記フォースパターン切換部は、切換えるフォースパターン同士の力の大きさの差が所定値以下のときに、フォースパターンを切換えるように設定したことを特徴とするハプティックコントローラ。 - 請求項１記載の発明において、前記操作部材の移動範囲内の特定点のうちの少なくとも１つは、操作部材に与える力の方向を反転させる反転点であることを特徴とするハプティックコントローラ。
- 請求項１記載の発明において、前記フォースパターン切換部は、切換えるフォースパターンのそれぞれに含まれる力同士が同方向のときに、フォースパターンを切換えるように設定したことを特徴とするハプティックコントローラ。
- 請求項２または３のいずれかに記載の発明において、前記操作部材の移動範囲内の所定領域に対応して、前記操作部材の周囲に識別表示を設けたことを特徴とするハプティックコントローラ。
- 請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、車載機器を操作する操作装置に設けたことを特徴するハプティックコントローラ。
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