JP4591077B2 - 機器操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、種々の機能が設定された機器の操作に好適する機器操作装置に関する。

例えば、車両にあっては、オーディオ装置、カーナビゲーション装置、エアコンのように種々の機能が設定された機器が搭載されるものであり、それらの機器の機能を選択的に動作させるために多数の操作スイッチが必要となる。しかし、多数の操作スイッチを設けるためには、大きな設置面積が必要になる、取り付けコストが増大する、操作性が悪化するなど、車両にとっては極めて好ましくない種々の問題が発生するため、近年では、例えば特許文献１に見られるような集中制御方式の操作装置を利用することが考えられている。

即ち、特許文献１に記載された操作装置は、所定の回転軸を回転中心とするダイヤルトップによる回転操作と当該回転軸の複数方向への傾倒操作との双方を検出する複合ダイヤルを含んだ形態となっており、前記回転軸の回転角度や傾倒方向に応じて複数種類の操作制御が可能な構成とされている。
特開２００４−２４１１４３号公報

上記従来構成の操作装置では、複合ダイヤルを単に回転操作や傾倒操作するだけの構成であって、操作時において操作者の手に伝わる感覚は、複合ダイヤルを最大傾倒位置（オン位置）まで傾倒操作したときの節度感だけに限られるなど、その操作感が単調にならざるを得ないという問題点があり、その操作性に劣るという事情があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、一つの操作部によって多種類の操作機能が得られると共に、操作感及び操作性の向上を実現できるなどの効果を奏する機器操作装置を提供することにある。

請求項１記載の手段によれば、半球形状の操作面を有した操作部は、その半球形状の中心を支点として３６０度方向に回動操作可能になっていると共に、この操作部の位置に応じた位置信号を出力する操作位置検出手段が設けられているから、例えば、操作部の回動操作範囲に設定された第１領域や第２領域に対応した複数箇所の操作位置に複数の機器の操作機能をそれぞれ割り当てると共に、その操作位置を操作位置検出手段からの位置信号により特定するという構成を実現可能になる。従って、このような構成とすることによって、一つの操作部によって多種類の操作機能を得ることが可能になる。この結果、多数の操作スイッチを設ける必要がなくなるから、必要となる設置面積の減少、取り付けコストの低減、操作性の向上などを実現できるようになる。

また、ハプティック制御手段は、アクチュエータを動作させることによって、操作部に対して操作方向と異なる方向の反力を付与する制御を行うと共に、特に、操作部が第１領域まで操作されたときにはアクチュエータが発生する反力が最大値となるように制御し、操作部が第２領域まで操作されたときには発生反力が最小値となるように制御し、さらに、操作部が上記第１領域或いは第２領域まで操作されるまでの期間は、発生反力が上記最大値と最小値の中間値になるように制御する。従って、前述のように第１領域や第２領域に対応した複数箇所の操作位置に複数の機器の操作機能がそれぞれ割り当てられていた場合には、操作部を上記操作位置へ操作する際には、操作部に作用する反力が急激に増大或いは減少する状態、つまり操作部を通じて操作者に複数種類の操作感触（力感覚）が与えられることになるから、結果的に、操作部の操作時において多様な節度感を得ることが可能になるなど、操作感及び操作性の向上を実現できるようになる。

また、請求項１記載の手段によれば、操作部の回動操作可能範囲には、前記第２領域（つまり、操作部に作用する反力が最小となる領域）から前記第１領域（つまり、操作部に作用する反力が最大となる領域）に沿った状態で延びた形態の第４領域が設定されているから、操作者が、操作部を第２領域から第４領域上を移動させる操作を行う場合には、その移動操作を、操作部に作用する反力が相対的に大きくなる第１領域に沿って容易且つ円滑に行い得るようになる。このように操作部を第４領域上で移動させる操作が行われた場合には、ハプティック制御手段は、アクチュエータの発生反力を周期的に変動させる制御を行うようになるから、操作者に対し操作部を通じてクリック感（カリカリ感）が与えられるようになる。従って、このような操作を、変量の増減機能（例えばボリュームとして機能）に利用できるようになるなど、操作機能の多様化並びに操作性の向上に寄与できるようになる。

請求項２記載の手段によれば、前記第４領域（操作部を通じてクリック感が与えられる領域）の延出方向の端部と対応した部分に第５領域が設定され、操作部が当該第５領域まで操作されたときには、アクチュエータの発生反力が、第４領域にある状態時の発生反力のピーク値より高い状態となるように制御される。このため、操作部を第２領域から第４領域上で移動させる操作を行う場合において、操作部が第５領域に到達したときに操作者に対して制動感が付与されることになる。従って、このような操作を変量の増減機能に利用する場合には、その変量が最大になったことを操作者に対し報知できることになり、その操作性の向上を実現できる。

請求項３記載の手段によれば、操作部の回動操作可能範囲には、前記第２領域（つまり、操作部に作用する反力が最小となる領域）間を前記第１領域（つまり、操作部に作用する反力が最大となる領域）に沿った状態で繋いだ形態の第６領域が設定されていると共に、その第６領域では操作部に作用する反力が最小値となるように構成されているから、操作者が、操作部を特定の第２領域から他の第２領域へ移動させる操作を行う場合には、その移動操作を第６領域上で容易且つ円滑に行い得るようになる。

請求項４記載の手段によれば、機器の操作が禁止された状態では、操作部に作用する反力が、当該操作部の回動操作可能範囲の全域で相対的に増大した状態若しくは相対的に低下した状態となるから、機器の操作禁止状態を操作者に対し確実に報知できるようになる。

請求項５記載の手段によれば、操作部がホームポジションにある状態において、ホルダ部の円形開口部から露出した半球形状の操作面の中心に突起部が位置された状態となるから、ホームポジションの認識が容易になるなど、操作部の操作性が向上するようになる。また、突起部が、操作部の操作時に引っ掛かり部分として機能することになるから、この面からも操作性が向上するようになる。

請求項６記載の手段によれば、操作部を押下げ操作したときに機器操作に係るエンター信号が出力されることになるから、機器の操作性の向上を実現できるようになる。

請求項７記載の手段によれば、操作部がホームポジションにある状態において、ホルダ部の円形開口部から露出した半球形状の操作面の中心に補助スイッチが設けられていると共に、その補助スイッチの操作に応じて機器操作に係るエンター信号が出力されることになるから、機器の操作性の向上を実現できるようになる。

請求項８記載の手段によれば、操作者は、操作部の操作を、その肘や手首をアームレストにより固定した安定な状態で行うことができるから、その操作性が向上することになる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明を一人乗りの小型車両に適用した第１実施例について図１〜図１２を参照しながら説明する。

図４には、一人乗り小型車両（以下、車両と呼ぶ）の形状が概略的に示されている。この図４おいて、車両１は、運転者Ｈ（本発明でいう操作者に相当）が乗り込む座席２の下側に４本の駆動輪３（図では３本のみ図示）が取付けられた形態となっている。座席２の前方位置には、モニタ４が使用位置（図示位置）と運転者Ｈの乗降の妨げとならない退避位置との間で出没可能に設けられている。また、座席２における運転者Ｈから見て左側の位置には左側アームレスト操作盤５が設けられ、座席２の右側の位置には右側アームレスト操作盤６が設けられている。

図５には、上記左側アームレスト操作盤５の具体的な構成例が示されており、以下これについて説明する。尚、アームレスト操作盤５及び６は左右対称構造のものであって基本的には同一構成であるから、右側アームレスト操作盤６の構成については、その説明を省略する。

図５において、左側アームレスト操作盤５は、運転者Ｈが座席２に着席した状態で肘や手首を置くことが可能な長尺形状のアームレスト７と、このアームレスト７の外側に配置された本体８と、この本体８にアーム９を介して支持された操作ユニット１０（本発明でいう機器操作装置に相当）と、本体８の上面に複数のスイッチ要素を配置して構成されたスイッチポート１１とを備えている。

図１〜図３には、上記操作ユニット１０の具体的な構成例及びこれに関連した電気的構成例が示されており、以下これについて説明する。
操作ユニット１０全体の平面形状及び当該操作ユニット１０上部の側面形状をそれぞれ示す図２及び図３において、操作ユニット１０は、頂部に円形の開口部１２ａを備えた球形状のホルダ部１２を備えており、その内部に操作部１３を収納した構造となっている。この操作部１３は、半球形状の操作面１３ａを備えた形態となっており、ホルダ部１２内に、当該操作面１３ａを開口部１２ａに臨ませた状態で収納されている。また、操作部１３の操作面１３ａの中央部には、半球形状の突起部１３ｂが形成されている。

図１には、操作ユニット１０の模式的な断面構造例が示されていると共に、これに関連した電気的構成が機能ブロックの組み合わせにより示されている。この図１において、ホルダ部１２内に収納された状態の操作部１３は、操作面１３ａに係る半球形状の中心Ｃを支点に３６０度方向へ回動操作可能に設けられており、その非操作状態（回動操作が行われていない状態）では、突起部１３ｂを開口部１２ａの中心に位置させたホームポジションへ自動復帰する構成となっている。尚、この自動復帰のための機構については具体的に図示しないが、ばねを利用した手段により容易に実現できる。

また、操作部１３は、下方へ押下げ操作可能な構造となっており、その押下げ操作に応じてホルダ部１２内に配置されたスイッチ要素１４（本発明でいう信号発生手段に相当）がオンされる構成となっている。この場合、操作部１３の押下げ操作が行われたときには、これに伴うスイッチ要素１４のオン信号がエンター信号として認識される構成となっている。

操作部１３の下面には、下方へ延びるアーム部１３ｃが一体に形成されており、ホルダ部１２内には、当該アーム部１３ｃの先端部分の位置（ひいては、操作部１３の操作位置）を示す位置信号を出力するための操作位置検出器１５（操作位置検出手段に相当）が設けられている。尚、本実施例でいう「操作部１３の操作位置」とは、突起部１３ｂの中心に対応した位置のことを指すものとする。また、ホルダ部１２内には、動作状態で前記操作部１３に対して操作方向と異なる方向の反力を付与するためのアクチュエータ１６が設けられている。

上記操作ユニット１０に接続された制御ユニット１７（ハプティック制御手段に相当）は、マイクロコンピュータにより構成された制御回路１８及び操作ユニット１０による操作機能を実現するのに必要な情報を記憶したメモリ部１９を主体に構成されている。この制御回路１８には、操作ユニット１０内のスイッチ要素１４からのエンター信号、操作位置検出器１５からの位置信号、並びに機能選択切替部２０からの機能選択信号、車両を走行可能状態に切替えるためのメインスイッチ（図示せず）からのオン信号、車両に設けられた車速センサ（図示せず）からの車速信号が、入力インタフェース２１を介して与えられる構成となっている。尚、上記機能選択切替部２０は、例えば前記スイッチポート１１のスイッチ要素を利用して構成されるもので、操作ユニット１０の操作対象となる車両搭載機器（オーディオ装置、カーナビゲーション装置、エアコンなど）を選択するための機能選択信号を出力する構成のものである。

メモリ部１９には、操作位置検出器１５からの位置信号により示される操作部１３の操作位置と、機能選択切替部２０からの機能選択信号により選択された車両搭載機器に係る複数種類の操作機能項目毎の目標位置との関係を示すデータの他に、アクチュエータ１６による出力の初期設定値や、操作位置検出器１５からの位置信号の変化速度（操作部１３の操作速度）に応じたアクチュエータ１６の出力に係る補正値などを示すデータが記憶される。

制御回路１８は、入力インタフェース２１を通じた入力信号（エンター信号、位置信号、機能選択信号、オン信号、車速信号）、メモリ部１９の記憶データ、並びに予め設定されたプログラムに基づいて、モニタ４での表示制御及びアクチュエータ１６の動作制御を、それぞれに対応した出力インタフェース２３及びドライバ回路２４を通じて行うと共に、操作ユニット１０による操作内容に応じた制御信号（操作対象の車両搭載機器の動作を制御するための信号）を出力するように構成されている。

上記のように構成された操作ユニット１０の操作部１３を操作する場合には、図６に示すように、肘や手首をアームレスト７に置いた状態の運転者Ｈが、その掌で操作部１３を回動させることにより行うものである。

さて、操作部１３の回動操作可能範囲は、当該操作部を上方から見た場合には図７に示すように円形になるものであるが、本実施例では、このような回動操作可能範囲を図７に模式的に示すような第１〜第７領域に区分している。尚、図７では、説明の便宜上、操作部１３に係る前後方向（車両進行方向）をＹ方向、左右方向（車両進行方向と直行した方向）をＸ方向としている。

・第１領域Ｆ１：操作部１３の最大回動範囲Ｌに沿って設定された環状の領域（本実施例では、最大回動範囲Ｌとの間に所定幅の環状ギャップが存在するが、この環状ギャップが存在しない構成も可能である）、
・第２領域Ｆ２ａ〜Ｆ２ｄ：第１領域Ｆ１の内側における前後左右の４箇所に、当該第１領域Ｆ１と隣接した状態で等分配置状（突起部１３ｂを基準にして互いに９０度ずつ離間した状態）に設定された円形の領域、
・第３領域Ｆ３：上記第１領域Ｆ１、第２領域Ｆ２及び後述する第４領域Ｆ４ａ、Ｆ４ｂ、第５領域Ｆ５ａ、Ｆ５ｂ、第７領域Ｆ７以外の領域（この領域には前記環状ギャップも含まれる）、
・第４領域Ｆ４ａ、Ｆ４ｂ：例えば前方に位置した第２領域Ｆ２ａの両側から、第１領域Ｆ１に沿った状態で延びた形態の円弧状の領域、
・第５領域Ｆ５ａ、Ｆ５ｂ：第４領域Ｆ４ａ、Ｆ４ｂの延出方向の端部と対応し、且つ第１領域Ｆ１に沿った状態の円弧状の領域（第２領域Ｆ２ｃ、Ｆ２ｄにも個別に隣接している）、
・第６領域Ｆ６ａ、Ｆ６ｂ：第２領域Ｆ２ｂ−Ｆ２ｃ間、Ｆ２ｂ−Ｆ２ｄ間を第１領域Ｆ１に沿った状態で繋いだ形態の円弧状の領域
・第７領域Ｆ７：操作部１３のホームポジションを含み円形の領域。

この場合、制御ユニット１７内の制御回路１８は、アクチュエータ１６が発生する反力の大きさを、操作部１３の操作位置（突起部１３ｂの中心の位置）に応じて複数段階に調整する構成となっている。具体的には、制御回路１８は、アクチュエータ１６の発生反力を以下（ａ）〜（ｄ）のように制御する。

（ａ）操作部１３の操作位置が第１領域Ｆ１、第５領域Ｆ５ａ、Ｆ５ｂの何れかにある状態では、アクチュエータ１６の発生反力が最大値（図７及び後述する図８では格子帯を施して示す）となるように制御する、
（ｂ）操作部１３の操作位置が第２領域Ｆ２ａ〜Ｆ２ｄ、第６領域Ｆ６ａ、Ｆ６ｂ、第７領域Ｆ７の何れかにある状態では、アクチュエータ１６の発生反力が最小値（図７及び後述する図９では斜線帯を施して示す）となるように制御する、
（ｃ）操作部１３の操作位置が第３領域Ｆ３にある状態では、アクチュエータ１６の発生反力が前記最大値と最小値の中間値となるように制御する、
（ｄ）操作部１３の操作位置が第４領域Ｆ４ａ、Ｆ４ｂの何れかにある状態では、アクチュエータ１６の発生反力が周期的に変動（例えば、前記最小値と中間値との間で変動）するように制御する。

このような制御が行われる結果、操作部１３の中心を通るＸ方向でのアクチュエータ１６の発生反力の分布、並びに操作部１３の中心を通るＹ方向でのアクチュエータ１６の発生反力の分布は図７中に示した状態となる。

さて、以下においては、制御ユニット１７内の制御回路１８による制御例について説明する。
即ち、制御回路１８は、機能選択切替部２０からの機能選択信号に応じた画面をモニタ４に表示する制御を行う。図１０には、モニタ４による表示画面の一例が示されている。この表示例は、カーナビゲーション装置やオーディオ装置などの制御のための初期画面となるメニュー画面を示すものであり、「ＭＥＮＵ」の文字と共に、カーナビゲーション装置の機能設定、目的地設定、移動体通信の各機能の選択を行うための上下３個のアイコンａ〜ｃ、並びに具体的な目的地（この例ではカーディーラー、病院）の選択並びにオーディオ装置の選択を行うための上下３個のアイコンｄ〜ｆが、左右２列に表示され、さらに、各アイコンａ〜ｆと対応付けた状態で「Ｆｕｎｃｔｉｏｎ」、「ＰＯＩ（Point Of Interest）」、「Ｐｈｏｎｅ」、「Ｄｅａｌｅｒ」、「Ｈｏｓｐｉｔａｌ」、「Ａｕｄｉｏ」の各文字がそれぞれ表示される。

上記メニュー画面が最初に表示された初期状態では、例えば、アイコンｂが選択項目とされるものであり、そのアイコンｂが強調表示された状態とされる。このような項目選択状態から、ホームポジションにある状態の操作部１３を押下げ操作した場合には、スイッチ要素１４から出力されるオン信号がエンター信号として認識されるのに伴い、制御回路１８は、アイコンｂに対応した機能（目的地設定）を有効化すると共に、モニタ４の表示画面を当該機能のための操作画面に切替える制御を行う。つまり、操作部３の押下げ操作は、選択項目の決定操作に相当することになる。

また、上記初期状態から選択項目を変更する場合には、操作ユニット１０の操作部１３を回動操作する。即ち、図１０の状態から、操作部１３を前方の第２領域Ｆ２ａへ回動操作した場合には、これに伴い操作位置検出器１５から位置信号が出力されるのに伴い、制御回路１８は、選択項目を上方のアイコンａへ移動させる制御を行う。また、図１０の状態から、操作部１３を手前側の第２領域Ｆ２ｂへ回動操作した場合には、同様に、選択項目を下方のアイコンｃへ移動させる制御が行われ、同状態から、操作部１３を右方の第２領域Ｆ２ｄへ回動操作した場合には、選択項目を右方のアイコンｅへ移動させる、といった制御を行うものであり、以上のような制御が行われるのに応じて、操作ユニット１０による選択項目変更操作を行い得るようになっている。このように選択された項目に対応した機能は、操作部１３の押下げ操作（決定操作）に応じて前述同様に有効化されると共に、モニタ４の表示画面が当該機能のための操作画面に切替えられるものである。

制御回路１８は、例えばアイコンｆに対応した機能（オーディオ装置）が有効化されたときには、モニタ４の表示画面を図１１のようなオーディオ操作画面に切換える。尚、ここでは、音楽ＣＤの操作のためのオーディオ操作画面を表示した例を示すが、実際には、メニュー画面からラジオ操作画面、テレビ操作画面などを選択できるように構成されるものである。

図１１のオーディオ操作画面には、操作部１３による操作モード（再生／一時停止、停止、早送り、早戻し、曲送り、曲戻し）を一般的に知られたシンボルにより示す形象ｇ、選択状態或いは再生状態にある曲名を表示するためのタイトル表示エリアｈ、現在有効な操作モードを強調表示或いはカラー表示により報知するための操作モード表示エリアｉが表示される。

尚、形象ｇは、操作部１３の形状を示す円形のリングｇ１の外側に配置された各シンボルが、第２領域Ｆ２ａ→停止、第２領域Ｆ２ｂ→再生開始（再生停止中の場合）または一時停止（再生中の場合）、第２領域Ｆ２ｃ→早戻し、第２領域Ｆ２ｄ→早送りの各対応関係にあることを示すと共に、リングｇ１の内側に配置された各シンボルが、第２領域Ｆ２ａの外周に対応した第１領域Ｆ１または第３領域Ｆ３部分が曲送り、第２領域Ｆ２ｂの外周に対応した第１領域Ｆ１または第３領域Ｆ３部分が曲戻しであることを示すものである。

このようなオーディオ操作画面が表示された状態から、第７領域Ｆ７（ホームポジション）にある操作部１３を、第２領域Ｆ２ａ〜Ｆ２ｄへ操作した各場合には、これに伴い操作位置検出器１５から位置信号が出力されるのに伴い、制御回路１８は、停止、再生開始（再生停止中の場合）または一時停止（再生中の場合）、早送り、早戻しの各操作モードの何れかを選択したスタンバイ状態を呈すると共に、現在選択されている操作モードを操作モード表示エリアｉに表示する制御、並びにタイトル表示エリアｈに曲名を表示する制御を行う。このようなスタンバイ状態から、第２領域Ｆ２ａ〜Ｆ２ｄへ操作した状態の操作部１３を押下げ操作したときには、制御回路１８は、これに伴うスイッチ要素１４のオン信号をエンター信号として認識し、選択されている操作モードを実行する制御を行うようになる。

上記のように、操作部１３を第７領域Ｆ７から第２領域Ｆ２ａ〜Ｆ２ｄへ操作した各場合には、その操作位置が、アクチュエータ１６の発生反力が中間値に設定された第３領域Ｆ３を経て当該発生反力が最小値に設定された各第２領域Ｆ２ａ〜Ｆ２ｄへ移動することになるから、操作者は、操作部１３が第２領域Ｆ２ａ〜Ｆ２ｄへ操作されたことを、操作部１３を通じた力感覚（ハプティック）の変化により容易に認識できることになる。また、第２領域Ｆ２ａ〜Ｆ２ｄの外側には、アクチュエータ１６の発生反力が最大値に設定された第１領域Ｆ１が設けられているから、操作部１３を第２領域Ｆ２ａ〜Ｆ２ｄへ操作したときには、当該操作部１３に対して節度感が働くことになる。

一方、操作部１３を、第２領域Ｆ２ａを超えて当該第２領域Ｆ２ａの外周に対応した第１領域Ｆ１または第３領域Ｆ３部分まで操作したときには、これに伴い操作位置検出器１５から位置信号が出力されるのに伴い、制御回路１８は、曲送り制御を行い、また、操作部１３を、第２領域Ｆ２ｂを超えて当該第２領域Ｆ２ｂの外周に対応した第１領域Ｆ１または第３領域Ｆ３部分まで操作したときには、制御回路１８は、曲戻し制御を行う。

上記のような操作が行われた場合には、操作部１３が、アクチュエータ１６の発生反力が最大値に設定された第１領域Ｆ１部分まで操作されたときに当該操作部１３に大きな反力が作用することになるから、操作者は、操作部１３が第１領域Ｆ１部分へ操作されたことを、操作部１３を通じた力感覚の変化により容易に認識できることになる。

また、第２領域Ｆ２ａへ操作した状態の操作部１３を、第４領域Ｆ４ａ及びＦ４ｂに沿って左方向及び右方向へ操作した各場合には、これに伴い操作位置検出器１５から位置信号が出力されるのに伴い、制御回路１８は、オーディオ装置の音量を減少及び増大させる各制御を行うようになっている。

このような音量調整操作が行われた場合、つまり、操作部１３の操作位置が、第２領域Ｆ２ａから左右方向に弧状に延びる第４領域Ｆ４ａ、Ｆ４ｂにある場合には、制御回路１８が、アクチュエータ１６の発生反力が最小値と中間値との間で周期的に変動させる制御を行うようになるから、操作者に対し操作部１３を通じてクリック感（カリカリ感）が与えられるようになり、以て当該操作者は、音量調整が行われていることを確実に認識できるようになる。また、第４領域Ｆ４ａ、Ｆ４ｂの延出方向の端部と対応した部分に、アクチュエータ１６の発生反力が最大値になるように制御される第５領域Ｆ５ａ、Ｆ５ｂがそれぞれ設定されている。従って、音量調整時において、操作部１３が第５領域Ｆ５ａ、Ｆ５ｂまで操作されたときには、アクチュエータ１６の発生反力が、第４領域Ｆ４ａ、Ｆ４ｂでの発生反力のピーク値（＝中間値）より高い状態（＝最大値）となるから、操作部１３が第５領域Ｆ５ａ、Ｆ５ｂに到達したときに操作者に対して制動感が付与されることになる。

尚、操作部１３が第７領域Ｆ７（ホームポジション）にある状態で押下げ操作されたときには、これに伴うスイッチ要素１４のオン信号をエンター信号として認識した制御回路１８は、音楽ＣＤのイジェクト動作を実行する。また、操作部１３が第３領域Ｆ３にある状態で押下げ操作されたときには、これに伴うスイッチ要素１４のオン信号をエンター信号として認識した制御回路１８は、モニタ２２の表示画面を１つ上位の画面（この例では、図１０のメニュー画面）に戻す制御を実行する。

制御回路１８は、制御対象の機器の操作が禁止された状態には、操作部１３の回動操作範囲の全域でアクチュエータ１６の発生反力を最大値に設定した操作無効報知状態（図８参照）、または最小値に設定した操作無効報知状態（図９参照）を保持する制御を行うようになっている。

また、図示しないが、上記オーディオ操作画面に代えてラジオ操作画面が選択された場合には、そのラジオ操作モードと図７に示した各領域との関係を、例えば以下のように設定すれば良いものである。即ち、第２領域Ｆ２ａ及び第４領域Ｆ４ａ、Ｆ４ｂ→音量調整、第２領域Ｆ２ｃ→ＡＭ放送選択、第２領域Ｆ２ｄ→ＦＭ放送選択、第２領域Ｆ２ａの外周に対応した第１領域Ｆ１または第３領域Ｆ３部分→上位周波数への局送り、第２領域Ｆ２ｂの外周に対応した第１領域Ｆ１または第３領域Ｆ３部分→下位周波数への局送り、の関係に設定する。また、例えば、操作部１３が第７領域（ホームポジション）にある状態時に当該操作部１３が押下げ操作されたときには、受信可能なラジオ放送局を自動選択するためのオートチューニングを実行する構成とすることもできる。

図１２のフローチャートには、制御回路１８による制御例が概略的に示されている。この図１２において、制御回路１８は、車両を走行可能状態に切替えるための図示しないメインスイッチがオンされるまで、つまり、当該メインスイッチからオン信号が入力されるまで待機する（ステップＡ１）。メインスイッチがオンされたときには、操作ユニット１０の操作位置検出器１５からの位置信号についての初期値設定処理を行い（ステップＡ２）、モニタ２２にメニュー画面（図１０参照）を表示するステップＡ３を実行した後に、第１の操作応答処理ルーチンＡ４へ移行する。

この第１の操作応答処理ルーチンＡ４では、前述したようなメニュー画面上での操作ユニット１０の操作に係る制御、つまり、操作部１３の回動操作に応じたメニュー画面上での選択項目の移動制御及びこれに伴う強調表示対象のアイコンの変更制御を行うものである。この処理ルーチンＡ４の実行状態では、スイッチ要素１４からのエンター信号の入力の有無を判断し（ステップＡ５）、入力された場合には、モニタ２２に対して、その時点での選択項目に対応した機能ための操作画面を表示する（ステップＡ６）。つまり、例えば、選択された機能がオーディオ装置であった場合には、図８に示すようなオーディオ操作画面が表示されることになる。

この後には、制御対象の機器が操作禁止状態にあるか否かを判断する（ステップＡ７）。つまり、制御対象の機器が例えばカーナビゲーション装置であった場合には、車両が走行中の状態で一部の機能（目的地設定など）が操作禁止状態とされるものであり、このような禁止状態（車両走行状態）を、図示しない車速センサからの車速信号に基づいて判断することになる。

制御対象の機器が操作禁止状態にあった場合には、その操作禁止状態が解除されるまで（ステップＡ７で「ＮＯ」と判断されるまで）の期間だけ操作無効報知処理ステップＡ８を実行する。この処理ステップＡ８では、操作部１３の回動操作範囲の全域でアクチュエータ１６の発生反力を最大値に設定した操作無効報知状態（図８参照）、または最小値に設定した操作無効報知状態（図９参照）を保持するものである。

これに対して、制御対象の機器が操作禁止状態になかった場合には、第２の操作応答処理ルーチンＡ９へ移行する。この第２の操作応答処理ルーチンＡ９では、モニタ２２に表示されている操作画面上での操作ユニット１０の操作に係る制御、つまり、前述したように、オーディオ操作画面（図１１参照）が表示された状態では、操作部１３の回動操作に応じたオーディオ装置に係る停止、再生開始または一時停止、早送り、早戻しなどの機能を選択する制御が行われるものである。

この第２の操作処理ルーチンＡ９の実行状態では、スイッチ要素１４からのエンター信号の入力の有無を判断し（ステップＡ１０）、入力された場合には、操作部１３の押下げ操作が行われた領域が、第７領域Ｆ７（ホームポジション）であるか否か、及び第３領域Ｆ３であるか否かをそれぞれ判断する（ステップＡ１１、Ａ１２）。

操作部１３の押下げ操作が第７領域Ｆ７で行われた場合には、音楽ＣＤのイジェクト動作を実行し（ステップＡ１３）、この後に、メインスイッチがオフされたか否かを判断する（ステップＡ１４）。メインスイッチがオフされた場合には、所定の初期化ステップＡ１５を実行した後に制御動作を終了するが、メインスイッチのオン状態が保持されたままであった場合には、ステップＡ７へ戻る。

また、操作部１３の押下げ操作が第３領域Ｆ３で行われた場合には、モニタ２２にメニュー画面を表示するステップＡ３へ戻る。つまり、モニタ２２の表示画面を１つ上位の画面に戻す制御が行われる。尚、ここでは、説明の便宜上、表示画面の階層が２つの例を示しているが、実際には、さらに多階層となるものであり、その場合には自ずと制御内容が異なってくることになる。

操作部１３の押下げ操作が上記第３領域Ｆ３及び第７領域Ｆ７以外で行われた場合（ステップＡ１２で「ＮＯ」）には、機器制御処理ルーチンＡ１６を実行した後にステップＡ１４へ移行する。上記機器制御処理ルーチンＡ１６では、操作画面状態での操作部１３の回動操作及び押下げ操作により選択された項目を実行する制御、つまり、前述したように、例えばオーディオ操作画面（図１１参照）が表示された状態では、操作部１３の回動操作に応じたオーディオ装置に係る再生の停止、再生開始または一時停止、早送り、早戻しなどの機能を実行する制御が行われるものである。

要するに、上記した本実施例によれば、以下に述べるような作用・効果を奏するものである。
即ち、半球形状の操作面１３ａを有した操作部１３は、その半球形状の中心Ｃを支点として３６０度方向に回動操作可能になっていると共に、この操作部１３の位置に応じた位置信号を出力する操作位置検出器１５が設けられている。また、操作部１３の回動操作範囲に設定された第１領域Ｆ１や第２領域Ｆ２ａ〜Ｆ２ｄに対応した複数箇所の操作位置に複数の機器に係る操作機能をそれぞれ割り当てると共に、その操作位置を操作位置検出器１５からの位置信号により特定する構成とする構成となっている。つまり、このような構成とすることによって、一つの操作部１３によって多種類の操作機能を得ることが可能になる。この結果、多数の操作スイッチを設ける必要がなくなるから、必要となる設置面積の減少、取り付けコストの低減、操作性の向上などを実現できるようになる。

また、制御ユニット１７内の制御回路１８は、アクチュエータ１６を動作させることによって、操作部１３に対して操作方向と異なる方向の反力を付与する制御を行うと共に、特に、操作部１３が第１領域Ｆ１まで操作されたときにはアクチュエータ１６が発生する反力が最大値となるように制御し、操作部１３が第２領域Ｆ２ａ〜Ｆ２ｄまで操作されたときには発生反力が最小値となるように制御し、さらに、操作部１３がホームポジションから上記第１領域Ｆ１或いは第２領域Ｆ２ａ〜Ｆ２ｄまで操作されるまでの期間は、発生反力が上記最大値と最小値の中間値になるように制御する構成となっている。従って、前述のように第１領域Ｆ１や第２領域Ｆ２ａ〜Ｆ２ｄに対応した複数箇所の操作位置に複数の機器の操作機能がそれぞれ割り当てられていた場合には、操作部１３を上記操作位置へ操作する際には、操作部１３に作用する反力が急激に増大或いは減少する状態、つまり操作部１３を通じて操作者（運転者Ｈ）に複数種類の操作感触（力感覚）が与えられることになるから、結果的に、操作部１３の操作時において多様な節度感を得ることが可能になるなど、操作感及び操作性の向上を実現できるようになる。

さらに、操作部１３の回動操作可能範囲には、特定の第２領域Ｆ２ａ（つまり、操作部１３に作用する反力が最小となる領域）から第１領域Ｆ１（つまり、操作部１３に作用する反力が最大となる領域）に沿った状態で左右に延びた形態の第４領域Ｆ４ａ、Ｆ４ｂが設定されているから、操作者が、操作部１３を第２領域Ｆ２ａから第４領域Ｆ４ａ、Ｆ４ｂ上で移動させる操作を行う場合には、その移動操作を、操作部１３に作用する反力が相対的に大きくなる第１領域Ｆ１に沿って容易且つ円滑に行い得るようになる。しかも、このような移動操作が行われた場合には、制御回路１８は、アクチュエータ１６の発生反力を周期的に変動させる制御を行うようになるから、操作者に対し操作部１３を通じてクリック感（カリカリ感）が与えられるようになる。従って、このような操作を、変量の増減機能（例えばオーディオ装置やラジオの場合、ボリュームとして機能）に利用できるようになるなど、操作機能の多様化並びに操作性の向上に寄与できるようになる。

また、上記第４領域Ｆ４ａ、Ｆ４ｂ（操作部１３を通じてクリック感が与えられる領域）の延出方向の端部と対応した部分には、第１領域Ｆ１に沿った状態の第５領域Ｆ５ａ、Ｆ５ｂが設定され、操作部１３が当該第５領域まで操作されたときには、制御回路１８が、アクチュエータの発生反力を第４領域Ｆ４ａ、Ｆ４ｂにある状態時の発生反力のピーク値より高い状態となるように制御する構成となっている。このため、操作部１３を第２領域Ｆ２ａから第４領域Ｆ４ａ、Ｆ４ｂ上で移動させる操作を行う場合において、操作部１３が第５領域Ｆ５ａ、Ｆ５ｂに到達したときに操作者に対して制動感が付与されることになる。従って、このような操作を変量の増減機能に利用する場合には、その変量が最大になったことを操作者に対し報知できることになり、その操作性の向上を実現できる。

操作部１３の回動操作可能範囲には、第２領域Ｆ２ｂ−Ｆ２ｃ間、Ｆ２ｂ−Ｆ２ｄ間を第１領域Ｆ１（つまり、操作部１３に作用する反力が最大となる領域）に沿った状態で繋いだ形態の第６領域Ｆ６ａ、Ｆ６ｂが設定されているから、操作者が、操作部１３を第２領域Ｆ２ｂ、Ｆ２ｃ、Ｆ２ｄ間で移動させる操作を行う場合には、その移動操作を第６領域Ｆ６ａ、Ｆ６ｂ上において容易且つ円滑に行い得るようになる。

また、機器の操作が禁止された状態では、操作部１３に作用する反力が、当該操作部１３の回動操作可能範囲の全域で相対的に増大した状態若しくは相対的に低下した状態となるから、機器の操作禁止状態を操作者に対し確実に報知できるようになる。

操作部１３の操作面１３ａの中央部には、半球形状の突起部１３ｂが形成されており、操作部１３は、その非操作状態（回動操作が行われていない状態）において上記突起部１３ｂを開口部１２ａの中心に位置させたホームポジション（第７領域Ｆ７）へ自動復帰する構成となっている。つまり、操作部１３がホームポジションにある状態において、ホルダ部１２の円形開口部１２ａから露出した半球形状の操作面１３ａの中心に突起部１３ｂが位置された状態となるから、ホームポジションの認識が容易になるものであり、操作部１３が当該ホームポジションへ自動復帰することも相俟って、操作部１３の操作性が向上するようになる。また、突起部１３ｂが、操作部１３の操作時に引っ掛かり部分として機能することになるから、この面からも操作性が向上するようになる。

しかも、上記のように操作部１３がホームポジションにある状態から当該操作部１３を押下げ操作したときには、スイッチ要素１４がオンされて当該スイッチ要素１４から機器操作に係るエンター信号が出力されることになるから、機器の操作性の向上を実現できるようになる。さらに、運転者Ｈは、操作部１３の操作を、その肘や手首をアームレスト７により固定した安定な状態で行うことができるから、その操作性が向上することになる。

（第２の実施の形態）
図１３及び図１４には前記第１実施例と同様の効果を奏する本発明の第２実施例が示されており、以下これについて第１実施例と異なる部分のみ説明する。
即ち、図１３及び図１４において、操作部１３の操作面１３ａには、当該操作部１３がホームポジションにある状態においてホルダ部１２の開口部１２ａの中心に位置する部分に、円形の孔部１３ｄが形成されていると共に、その孔部１３ｄを囲んだ形態のリング状突起部１３ｅが形成されている。上記孔部１３ｄ内には、圧縮コイルばね１３ｆにより上方へ付勢された状態のエンターボタン１３ｇが押込み操作可能に収納されている。図示しないが、操作部１３内には、エンターボタン１３ｇの押下げ操作に応じてオンされてエンター信号を発生する補助スイッチが設けられている。

この構成によれば、操作部１３がホームポジションにある状態において、ホルダ部１２の円形開口部１２ａから露出した半球形状の操作面１３ａの中心にエンターボタン１３ｇが設けられていると共に、このエンターボタン１３ｇの操作に応じてオンされてエンター信号を発生する補助スイッチが設けられているから、機器の操作性の向上を実現できるようになる。

（その他の実施の形態）
本発明は、上記した各実施例に限定されるものではなく、例えば以下のような変形または拡張が可能である。
一人乗り小型車両のアームレスト操作盤に適用する構成に限らず、例えば、航空機などの他の乗物或いは遊園地用の乗物、人が乗込んで操作するゲームマシンなどのアームレスト操作盤に適用する構成であっても良い。

例えば、車両における走行中の揺れを感知する揺れ感知手段を設け、この手段により感知した揺れの大きさに応じて、アクチュエータ１６による発生反力が最小値となる領域の面積を調整することにより、車両の揺れに起因した誤操作を防止する構成としても良い。この場合には、例えば、揺れ感知手段により感知した揺れが所定値を超えた場合に、操作部１３の操作位置が第２領域Ｆ２ａ〜Ｆ２ｂの面積を拡大させる構成とすれば良い。

本発明の第１実施例に係る操作ユニットの模式的な断面構造及びこれに関連する電気的構成を示す図 操作ユニット全体の平面図 操作ユニット上部の側面図 一人乗り小型車両の外観を概略的に示す斜視図 要部の斜視図 操作部の操作例を説明するための平面図 操作部の回動操作範囲とアクチュエータの発生反力との関係を説明するための模式図（その１） 操作部の回動操作範囲とアクチュエータの発生反力との関係を説明するための模式図（その２） 操作部の回動操作範囲とアクチュエータの発生反力との関係を説明するための模式図（その３） モニタによる表示画面の一例を示す図その１ モニタによる表示画面の一例を示す図その２ 制御ユニット内の制御回路による制御例を示すフローチャート 本発明の第２実施例を示す操作ユニット全体の平面図 操作ユニット上部を一部断面にして示す側面図

符号の説明

１は一人乗り小型車両、４はモニタ、５は左側アームレスト操作盤、６は右側アームレスト操作盤、７はアームレスト、１０は操作ユニット、１２はホルダ部、１２ａは開口部、１３は操作部、１３ａは操作面、１３ｂは突起部、１４はスイッチ要素（信号発生手段）、１５は操作位置検出器（操作位置検出手段）、１６はアクチュエータ、１７は制御ユニット（ハプティック制御手段）、１８は制御回路、Ｆ１は第１領域、Ｆ２ａ〜Ｆ２ｄは第２領域、Ｆ３は第３領域、Ｆ４ａ、Ｆ４ｂは第４領域、Ｆ５ａ、Ｆ５ｂは第４領域、Ｆ６ａ、Ｆ６ｂは第６領域、Ｆ７は第７領域を示す。

Claims (8)

1. 各種機器を操作するための機器操作装置において、
   円形の開口部を備えたホルダ部と、
   半球形状の操作面を有し、前記ホルダ部内に前記操作面を前記開口部に臨ませた状態で収納されると共に、その収納状態で前記半球形状の中心を支点として３６０度方向に回動操作可能に構成された操作部と、
   この操作部の操作位置に応じた位置信号を出力する操作位置検出手段と、
   動作されたときに前記操作部に対して操作方向と異なる方向の反力を付与するアクチュエータと、
   このアクチュエータの動作を前記操作位置検出手段からの位置信号に基づいて制御するように設けられ、その動作制御時に当該アクチュエータが発生する反力の大きさを複数段階に調整可能に構成されたハプティック制御手段と、
   を備えた上で、
   前記操作部の回動操作可能範囲を、当該操作部の最大回動範囲に沿って設定された第１領域と、この第１領域の内側に当該第１領域と隣接した状態で設定された複数箇所の第２領域と、これら第１及び第２領域以外の第３領域とに区分し、
   前記ハプティック制御手段は、前記操作部の操作位置が前記第１領域にある状態で前記アクチュエータの発生反力を最大値、操作部の操作位置が前記第２領域にある状態でアクチュエータの発生反力を最小値、操作部の操作位置が前記第３領域にある状態でアクチュエータの発生反力を前記最大値と最小値の中間値にそれぞれ調整する制御を行うように構成され、
   前記操作部の回動操作可能範囲には、前記第２領域から前記第１領域に沿った状態で延びた形態の第４領域が設定され、
   前記ハプティック制御手段は、前記操作部の操作位置が前記第４領域にあり、前記操作部を前記第４領域上で移動させる操作が行われた場合、前記アクチュエータの発生反力を周期的に変動させる制御を行うことを特徴とする機器操作装置。
2. 前記操作部の回動操作可能範囲のうち、前記第４領域の延出方向の端部と対応した部分には第５領域が設定され、
   前記ハプティック制御手段は、前記操作部の操作位置が前記第５領域にある状態時に、前記アクチュエータの発生反力を、当該操作部が前記第４領域にある状態時の発生反力のピーク値より高い状態に制御することを特徴とする請求項１記載の機器操作装置。
3. 前記操作部の回動操作可能範囲には、前記第２領域間を前記第１領域に沿った状態で繋いだ形態の第６領域が設定され、
   前記ハプティック制御手段は、前記操作部の操作位置が前記第６領域にある状態では、前記アクチュエータの発生反力を前記最小値に調整する制御を行うことを特徴とする請求項１または２の何れかに記載の機器操作装置。
4. 前記ハプティック制御手段は、機器の操作が禁止された状態で、前記操作部の回動操作可能範囲の全域で前記アクチュエータの発生反力を相対的に増大させた状態若しくは相対的に低下させた状態に保持する制御を行うことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の機器操作装置。
5. 前記操作部の操作面には、当該操作部がホームポジションにある状態において前記開口部の中心に位置する部分に突起部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の機器操作装置。
6. 前記操作部は、押下げ操作可能に構成され、
   前記操作部の押下げ操作に応じて機器操作に係るエンター信号を発生する信号発生手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の機器操作装置。
7. 前記操作部の操作面には、当該操作部がホームポジションにある状態において前記開口部の中心に位置する部分に補助スイッチが設けられ、
   前記補助スイッチの操作に応じて機器操作に係るエンター信号を発生する構成とされていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の機器操作装置。
8. 前記ホルダ部は、車両に設けられたアームレストに操作者の肘や手首を置いた状態で当該操作者が前記操作部を操作できる位置に設けられることを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載の機器操作装置。

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