JP5119963B2 - 操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、操作装置に関し、より特定的には、操作者に操作感を与える操作装置に関する。

従来、自動車やゲーム機等に広く用いられている操作装置において、ジョイステック等の操作部材の動きに応じて当該操作部材に力を付与することにより、操作者にクリック感等の操作感を与える技術が提案されている（例えば特許文献１など）。この技術では、操作装置の内部に設けられ、操作部材と接続されたモータ等で構成された力生成機構によって、力そのものを機械的に生成している。
特開２００４−２６１００号公報

しかしながら、従来の操作装置は、力そのものを機械的に生成するが故に、モータ等で構成された力生成機構を内部に設ける必要がある。このため、従来の操作装置では、装置サイズが大きくなるとともに機械的構造が複雑になってしまい、高コストになるという問題があった。

さらに、モータ等で構成された力生成機構は、一般的に応答性が悪く、操作部材の動きに応じた最適なタイミングで力を付与することが難しい。このため、従来の操作装置では、操作者に最適な操作感を与えることが困難であった。

それ故、本発明は、低コストであり、かつ操作者に最適な操作感を与えることが可能な操作装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされた発明であり、本発明に係る操作装置は、外部装置を操作するための操作装置であって、操作者の操作入力に従って外部装置を操作する操作手段と、操作入力に応じた電気刺激を操作者に付与する電気刺激付与手段とを備える。

なお、操作手段は、例えば、後述する実施形態における、操作機構部１０及び操作制御部１１の組合せ、操作機構部１０ａ及び操作制御部１１ａの組合せ、又は、操作機構部１０及び操作制御部１１ｂの組合せに相当する。また、電気刺激付与手段は、後述する実施形態における、パルス電流発生部１３、又は、パルス電流発生部１３ａ及びフィードバック制御部１４の組合せに相当する。

以上の構成によれば、操作入力に応じた電気刺激を操作者に付与することによって、操作入力に応じた、人間の錯覚を利用した擬似的な力を操作者に付与することができるので、操作入力に応じた力そのものを機械的に生成せずに、操作者に操作感を与えることができる。その結果、低コストであり、かつ操作者に最適な操作感を与えることが可能な操作装置を提供することができる。

好ましくは、電気刺激付与手段は、操作入力に応じたパルス電流を操作者に流すとよい。これにより、操作入力に応じた電気刺激を操作者に付与することができる。

この場合においてさらに、操作手段は、導電体からなり操作者の指が触れる操作部材を用いて、操作者の操作入力を受け付ける操作入力手段と、導電体からなり、操作者の掌を支持する支持部材と、操作入力手段において受け付けられた操作入力に従って、外部装置を操作する操作制御手段とを含み、電気刺激付与手段は、操作入力手段において受け付けられた操作入力に応じたパルス電流を操作部材及び支持部材間に流すとよい。

なお、操作入力手段は、例えば、後述する実施形態における、操作ノブ１０１、Ｙ軸センサ１０３、Ｘ軸センサ１０４、及び選択ボタン１０５の組み合わせ、又は、操作ノブ１０１、圧力センサ１０９、及び選択ボタン１０５の組み合わせに相当する。

また好ましくは、外部装置の操作画面を表示する表示手段をさらに備え、操作手段は、操作者の操作入力に従って操作画面を操作することによって、外部装置を操作し、電気刺激付与手段は、操作者の操作入力に従った操作画面の操作に応じた電気刺激を操作者に付与するとよい。これにより、複数の外部装置を共通の操作装置で操作することができる。

この場合においてさらに、電気刺激付与手段は、操作画面の操作に応じたパルス電流を操作者に流すとよい。これにより、操作画面の操作に応じた電気刺激を操作者に付与することができる。さらに、操作手段は、導電体からなり操作者の指が触れる操作部材を用いて、操作者の操作入力を受け付ける操作入力手段と、導電体からなり、操作者の掌を支持する支持部材と、操作入力手段において受け付けられた操作入力に従って、操作画面を操作する操作制御手段とを含み、電気刺激付与手段は、操作制御手段において行われる操作画面の操作に応じたパルス電流を操作部材及び支持部材間に流すとよい。

又は、表示手段は、外部装置の所定の処理と関連付けられたメニュー画像と、当該メニュー画像を選択するために用いられる選択画像とを、操作画面上に表示しており、操作手段は、操作者の操作入力に従って選択画像をメニュー画面上に移動させてメニュー画像を選択し、選択したメニュー画像と関連付けられた処理を外部装置に実行させることによって、外部装置を操作し、電気刺激付与手段は、選択画像の移動に応じたパルス電流を操作者に流すとよい。

この場合においてさらに、電気刺激付与手段は、選択画像の移動速度が大きくなるにつれて周期が小さくなるパルス電流を操作者に流すとよい。これにより、操作者に摩擦感を与えることができる。

又は、電気刺激付与手段は、選択画像の移動速度が大きくなるにつれてレベルが大きくなるパルス電流を操作者に流すとよい。これにより、操作者に粘性感を与えることができる。

又は、電気刺激付与手段は、選択画像がメニュー画像上を移動している間にパルス電流を操作者に流すとよい。これにより、操作者にクリック感を与えることができる。

この場合においてさらに、電気刺激付与手段は、さらに、操作者に流れるパルス電流のレベルが所定のレベルで一定となるように、パルス電流を発生させるパルス電圧のレベル及び／又は当該パルス電圧のデューティ比を制御するとよい。これにより、時間又は操作者に関わらず電気刺激の量を一定にすることができ、より良い操作感を操作者に与えることができる。なお、所定のレベルは、操作者の操作入力に従って設定されるとよい。

又は、電気刺激付与手段は、さらに、選択画像がメニュー画像以外の操作画面上を移動している間に、選択画像がメニュー画像上を移動している間に流れるパルス電流のレベルよりも低いレベルを有し、かつ選択画像の移動速度が大きくなるにつれて周期が小さくなるパルス電流を操作者に流すとよい。これにより、クリック感と摩擦感の両方を操作者に与えることができる。

又は、電気刺激付与手段は、さらに、選択画像がメニュー画像以外の操作画面上を移動している間に、選択画像がメニュー画像上を移動している間に流れるパルス電流のレベルよりも低いレベルの範囲内において、選択画像の移動速度が大きくなるにつれてレベルが大きくなるパルス電流を操作者に流すとよい。これにより、クリック感と粘性感の両方を操作者に与えることができる。

本発明によれば、低コストであり、かつ操作者に最適な操作感を与えることが可能な操作装置を提供することができる。

（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る操作装置の構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係る操作装置の構成例を示す図である。

図１において、操作装置１は、外部装置であるナビゲーション装置２、オーディオ装置３、及び空調装置４と接続されている。操作装置１は、ナビゲーション装置２、オーディオ装置３、又は空調装置４の操作画面を操作することで、ナビゲーション装置２、オーディオ装置３、又は空調装置４を操作する。なお、以下の説明では、ナビゲーション装置２を操作する場合を例に挙げて説明する。

操作装置１は、操作機構部１０、操作制御部１１、表示部１２、及びパルス電流発生部１３により構成される。操作機構部１０は、ナビゲーション装置２に対する操作者の操作入力を受け付け、受け付けた操作入力の情報（以下、操作入力情報を称す）を、操作制御部１１へ出力する。操作制御部１１は、ナビゲーション装置２の操作画面を表示部１２に表示させる。操作画面上には、ナビゲーション装置２の互いに異なる複数の処理それぞれと関連付けられた複数の操作メニュー画像と、移動可能に表示され、各操作メニュー画像のいずれかを選択するために用いられる選択画像であるカーソルとが表示されている。また操作制御部１１は、複数の操作メニュー画像の中からカーソルが指示する操作メニュー画像を選択し、選択した操作メニュー画像と関連付けられた処理をナビゲーション装置２に実行させることにより、ナビゲーション装置２を操作する。パルス電流発生部１３は、操作入力情報に従ったカーソルの移動に応じた低周波パルス状の電圧（以下、パルス電圧と称す）を発生させてパルス電流を操作機構部１０に触れている操作者の手に流すことにより、操作者に電気刺激を与える。

ここで、いわゆる低周波治療器では、人間にパルス電流を流して電気刺激を付与することで、あたかも力を受けているかのような錯覚を人間に起こさせ、肩もみ等を実現している。つまり、低周波治療器では、人間に電気刺激を付与することで、人間の錯覚を利用した擬似的な力（以下、擬似力と称す）を人間に与えている。本発明では、この原理を利用して操作者に擬似力を与えることで、操作者にクリック感等の操作感を与える。以下、操作装置１内の各構成部についてさらに具体的に説明する。

操作機構部１０は、図１及び図２に示すように、操作ノブ１０１、パームレスト１０２、Ｙ軸センサ１０３、Ｘ軸センサ１０４、選択ボタン１０５、操作台座１０６、台座１０７、及び筐体１０８により構成される。図２は、操作機構部１０の構造断面図を示す図である。なお、図１では、図２に示す各構成部のうち、操作装置１の処理を説明する上で必要な構成部しか図示しておらず、その他の構成部については図示を省略している。また、操作制御部１１は、図１に示すように、Ａ／Ｄ変換部１１１、カーソル移動情報取得部１１２、表示制御部１１３、カーソル表示位置判定部１１４、及び操作命令部１１５により構成される。

まず、操作機構部１０について具体的に説明する。操作ノブ１０１は、導電体で構成される。操作ノブ１０１の上部は、筐体１０８の上面から突出しており、下部は、台座１０７と接続される。操作ノブ１０１は、台座１０７との接続点を支点として、導電体で構成された操作台座１０６と一緒に自由に動くことができる。操作者５は、指で操作ノブ１０１を動かすことによって、操作入力を行うことができ、操作ノブ１０１は操作部材に相当する。操作ノブ１０１及び操作台座１０６は、互いに電気的に接続される。

パームレスト１０２は、導電体で構成され、筐体１０８の上面に配置される。パームレスト１０２は、操作者５が操作入力を行う際、操作者５の掌を支持する支持部材である。なお、操作ノブ１０１及び操作台座１０６と、パームレスト１０２との間には、パルス電流発生部１３からのパルス電圧が印加される。これにより、パルス電流が、操作ノブ１０１及びパームレスト１０２間を操作者５の手を介して流れることになる。

Ｙ軸センサ１０３及びＸ軸センサ１０４は、台座１０７内に配置される。Ｙ軸センサ１０３は、操作ノブ１０１のＹ軸方向の位置、つまり操作ノブ１０１のＹ座標値をアナログデータで検出し、検出したＹ座標値を操作入力情報としてＡ／Ｄ変換部１１１へ出力する。Ｘ軸センサ１０４は、操作ノブ１０１のＸ軸方向の位置、つまり操作ノブ１０１のＸ座標値をアナログデータで検出し、検出したＸ座標値を操作入力情報としてＡ／Ｄ変換部１１１へ出力する。なお、図２に示すように操作ノブ１０１が直立した状態のときの位置を、原点とする。

選択ボタン１０５は、選択又は非選択を入力するためのボタンであり、例えば筐体１０８の側面に設けられる。選択ボタン１０５で入力された選択又は非選択を示すアナログデータは、Ａ／Ｄ変換部１１１へ出力される。

次に、操作制御部１１について具体的に説明する。Ａ／Ｄ変換部１１１は、Ｙ軸センサ１０３から出力された操作ノブ１０１のＹ座標値であるアナログデータをデジタルデータに変換するとともに、Ｘ軸センサ１０４から出力された操作ノブ１０１のＸ座標値であるアナログデータをデジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換部１１１は、デジタルデータに変換した操作ノブ１０１のＹ座標値及びＸ座標値を、カーソル移動情報取得部１１２へ出力する。またＡ／Ｄ変換部１１１は、選択ボタン１０５から出力された選択又は非選択を示すアナログデータをデジタルデータに変換し、操作命令部１１５へ出力する。

カーソル移動情報取得部１１２は、Ａ／Ｄ変換部１１１からの操作ノブ１０１のＹ座標値及びＸ座標値に基づいて、カーソルの移動情報を取得する。この移動情報には、カーソルの移動方向を示す情報と、カーソルの移動速度を示す情報とが含まれている。具体的には、カーソル移動情報取得部１１２は、操作ノブ１０１のＹ座標値及びＸ座標値に基づいて、原点からみた操作ノブ１０１の移動方向を求め、求めた移動方向をカーソルの移動方向として取得する。またカーソル移動情報取得部１１２は、操作ノブ１０１のＹ座標値及びＸ座標値に基づいて、操作ノブ１０１が原点から移動した距離を求め、求めた距離をカーソルの移動速度として取得する。カーソル移動情報取得部１１２は、取得したカーソルの移動情報を表示制御部１１３へ出力する。またカーソル移動情報取得部１１２は、取得したカーソルの移動情報のうち、カーソルの移動速度をパルス電流発生部１３へ出力する。

表示制御部１１３は、表示部１２を制御して、表示制御部１１３内に予め設定されているナビゲーション装置２の操作画面を表示させる。あるいは、表示制御部１１３は、ナビゲーション装置２から操作画面に関する情報を取得し、取得した操作画面を、表示部１２を制御して表示させる。また表示制御部１１３は、カーソルがカーソル移動情報取得部１１２からの移動情報に従って操作画面上で移動するように、表示部１２を制御する。図３は、表示部１２に表示された操作画面の一例を示す図である。図３では、ナビゲーション装置２において名称を入力するための操作画面１２１を示している。操作画面１２１には、それぞれＧＵＩ（Graphical User Interface）で構成された複数の操作メニュー画像１２２と、カーソル１２３とが表示される。また表示制御部１１３は、操作メニュー画像１２２の表示領域に関する情報と、カーソル１２３の表示位置に関する情報とを、カーソル表示位置判定部１１４へ出力する。また表示制御部１１３は、操作入力情報に応じて、現在操作対象となっている外部装置の操作画面を、当該外部装置とは異なる外部装置の操作画面に切り替える。

カーソル表示位置判定部１１４は、表示制御部１１３からの操作メニュー画像１２２の表示領域及びカーソル１２３の表示位置に関する情報に基づいて、操作メニュー画像１２２の表示領域内にカーソル１２３が表示されている否かを判定し、判定結果を操作命令部１１５及びパルス電流発生部１３へ出力する。またカーソル表示位置判定部１１４は、カーソル１２３を表示領域内に含む操作メニュー画像１２２を特定する操作メニュー特定情報を、操作命令部１１５へさらに出力する。

操作命令部１１５は、カーソル表示位置判定部１１４からの判定結果及び操作メニュー特定情報と、Ａ／Ｄ変換部１１１からの選択又は非選択を示すデジタルデータとを入力する。操作命令部１１５は、カーソル表示位置判定部１１４でカーソル１２３が操作メニュー画像１２２の表示領域内に表示されていると判定され、かつ、Ａ／Ｄ変換部１１１から選択を示すデジタルデータが入力されたとき、入力される操作メニュー特定情報によって特定される操作メニュー画像１２２を選択する。操作命令部１１５は、選択した操作メニュー画像１２２と関連付けられた処理を実行することを示す命令をナビゲーション装置２に行い、ナビゲーション装置２に当該処理を実行させる。

次に、パルス電流発生部１３について具体的に説明する。パルス電流発生部１３は、カーソル表示位置判定部１１４からの判定結果と、カーソル移動情報取得部１１２からのカーソル１２３の移動速度とに基づいて、パルス電圧を発生させ、パルス電流を操作ノブ１０１及びパームレスト１０２間に流す。

以下、図４及び図５を参照して、表示制御部１１３での表示制御処理と、カーソル表示位置判定部１１４での判定処理と、操作命令部１１５での命令処理と、パルス電流発生部１３での発生処理とを、さらに具体的に説明する。図４は、図３に示した操作画面１２１の一部を示した図である。図５は、パルス電流発生部１３で発生させるパルス電圧の波形を示した図である。なお、図４では、カーソル１２３は、Ｐ１から移動して、Ｐ２で操作メニュー画像１２２の表示領域内に入り、Ｐ３で停止している。また、カーソル移動情報取得部１１２で取得されるカーソル１２３の移動方向は、Ｐ１からＰ３へ向かう方向であり、カーソル１２３の移動速度は、Ｐ１で０、Ｐ２で最大、Ｐ３で０になるとする。また図５では、カーソル１２３がＰ１から移動を開始した時刻をｔ１とし、Ｐ２に到達した時刻をｔ２とし、Ｐ３に到達した時刻をｔ３とする。また図４及び図５では、操作者は、Ｐ３（時刻ｔ３）において、選択ボタン１０５にて選択を示すアナログデータを入力したとする。

まず、図４を参照して、表示制御部１１３の表示制御処理について説明する。ここでは、上述したように、カーソル移動情報取得部１１２で取得されるカーソル１２３の移動方向は、Ｐ１からＰ３へ向かう方向であり、カーソル１２３の移動速度は、Ｐ１で０、Ｐ２で最大、Ｐ３で０になるとした。したがって、表示制御部１１３は、カーソル１２３がＰ１からＰ３へ移動する過程において、カーソル１２３がＰ２に到達するまでは徐々に速度を上げながら移動し、Ｐ２に到達後は速度を下げながら移動するように、表示部１２を制御する。

次に、カーソル表示位置判定部１１４での判定処理について説明する。カーソル１２３がＰ１で停止中、及びＰ１からＰ２へ移動中のとき、カーソル表示位置判定部１１４は、カーソル１２３が操作メニュー画像１２２の表示領域内に表示されていないと判定し、この判定結果を操作命令部１１５及びパルス電流発生部１３へ出力する。カーソル１２３がＰ２からＰ３へ移動中、及びＰ３で停止中のとき、カーソル表示位置判定部１１４は、カーソル１２３が操作メニュー画像１２２の表示領域内に表示されていると判定し、この判定結果を操作命令部１１５及びパルス電流発生部１３へ出力する。さらにこの間、カーソル表示位置判定部１１４は、操作メニュー画像１２２（図４では「あ」）を特定する操作メニュー特定情報を操作命令部１１５へ出力する。

次に、操作命令部１１５での命令処理について説明する。ここでは、上述したように、操作者は、Ｐ３（時刻ｔ３）において、選択ボタン１０５にて選択を示すアナログデータを入力するとした。また、カーソル１２３がＰ３で停止中のとき、カーソル表示位置判定部１１４は、カーソル１２３が操作メニュー画像１２２の表示領域内に表示されていると判定し、操作メニュー画像１２２（図４では「あ」）を特定する操作メニュー特定情報を操作命令部１１５へ出力している。したがって、操作命令部１１５は、入力される情報に基づき、操作メニュー画像１２２（図４では「あ」）を選択することができる。また、「あ」を示す操作メニュー画像１２２には、図３に示した名称を入力する欄に「あ」を入力する処理が関連付けられている。したがって、操作命令部１１５は、図３に示した名称を入力する欄に「あ」を入力する処理を実行することを示す命令をナビゲーション装置２に行い、ナビゲーション装置２は名称を入力する欄に「あ」を入力する処理を実行する。

次に、さらに図５を参照して、パルス電流発生部１３での発生処理について説明する。上述したように、図５の時刻ｔ１以前、及び時刻ｔ３以降、カーソル１２３は停止するので、移動速度が０となる。この場合、カーソル１２３が操作メニュー画像１２２の表示領域内に表示されているか否かに関係なく、パルス電流発生部１３は、パルス電圧を発生させない。その結果、パルス電流は流れない。

図５の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、カーソル１２３は移動し、移動速度は０ではない。さらに図５の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、カーソル表示位置判定部１１４は、カーソル１２３が操作メニュー画像１２２の表示領域内に表示されていないと判定する。この場合、パルス電流発生部１３は、カーソル１２３の移動速度が大きくなるにつれて、操作ノブ１０１及びパームレスト１０２間を流れるパルス電流のレベルが大きくなるように、パルス電圧のレベル及び／又はデューティ比を調整する。図５の例では、カーソル１２３の移動速度が大きくなるにつれてパルス電圧のレベルを大きくしている。これにより、操作ノブ１０１及びパームレスト１０２間を流れるパルス電流のレベルは、カーソル１２３の移動速度が大きくなるにつれて大きくなる。

一方、図５の時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、カーソル１２３は移動し、移動速度は０ではないが、カーソル表示位置判定部１１４において、カーソル１２３が操作メニュー画像１２２の表示領域内に表示されていると判定される。この場合、パルス電流発生部１３は、図５の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間で最大となるパルス電流のレベルよりも大きな一定のレベルのパルス電流が流れるように、パルス電圧のレベル及び／又はデューティ比を調整する。図５の例では、パルス電圧のレベルを、図５の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間で最大となるパルス電圧のレベルよりも大きなレベルで一定にしている。これにより、操作ノブ１０１及びパームレスト１０２間を流れるパルス電流のレベルは、図５の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間で最大となるパルス電流のレベルよりも大きなレベルで一定になる。

このようなパルス電流を流すことで、カーソル１２３が操作メニュー画像１２２の表示領域内に表示されている場合、クリック感に相当する擬似力を操作者に付与することができる。また、カーソル１２３が操作メニュー画像１２２の表示領域内に表示されていない場合、粘性感に相当する擬似力を操作者に付与することができる。

以上のように、本実施形態によれば、操作入力情報に基づいたカーソルの移動に応じて操作者にパルス電流を流すことにより、操作者の操作入力に応じた電気刺激を操作者に付与している。これにより、操作入力に応じた、人間の錯覚を利用した擬似的力を操作者に付与することができ、操作入力に応じた力そのものを機械的に生成せずに、操作者に操作感を与えることができる。その結果、低コストであり、かつ操作者に最適な操作感を与えることが可能な操作装置を提供することができる。

また、本実施形態によれば、表示部１２に表示された操作画面を操作することによって外部装置を操作する。これにより、複数の外部装置を共通の操作装置で操作することができる。

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、操作ノブ１０１を可動にした操作装置について説明した。これに対し、第２の実施形態では、操作ノブ１０１をほぼ不動にした操作装置について説明する。図６は、第２の実施形態に係る操作装置の構成例を示す図である。

図６において、操作装置１ａは、図１に示した操作装置１に対し、操作機構部１０が操作機構部１０ａに入れ代わり、操作制御部１１が操作制御部１１ａに入れ代わった点が異なる。なお、図６では、それら以外の構成部については、図１に示した構成部と同じ符号を付している。以下、異なる点を中心に説明する。

操作機構部１０ａは、図６及び図７に示すように、図１に示した操作機構部１０に対し、操作ノブ１０１及び台座１０７が操作ノブ１０１ａに入れ代わり、操作台座１０６が操作台座１０６ａに入れ代わり、Ｙ軸センサ１０３及びＸ軸センサ１０４が圧力センサ１０９に入れ代わった点で異なる。図７は、操作機構部１０の構造断面図を示す図である。なお、図６及び図７では、それら以外の構成部については、図１及び図２に示した構成部と同じ符号を付している。

操作ノブ１０１ａは、導電体で構成される。操作ノブ１０１ａの上部は、筐体１０８の上面から突出している。操作ノブ１０１ａの下部は、撓み機構を有しており、操作ノブ１０１ａは、撓む程度しか動かず、ほぼ不動である。操作者５は、指で操作ノブ１０１ａを撓ませることによって、操作入力を行うことができ、操作ノブ１０１ａは操作部材に相当する。なお、操作ノブ１０１ａとパームレスト１０２との間には、パルス電流発生部１３からのパルス電圧が印加される。これにより、パルス電流が、操作ノブ１０１ａ及びパームレスト１０２間を操作者５の手を介して流れることになる。

圧力センサ１０９は、ロードセル等で構成される。圧力センサ１０９は、操作ノブ１０１ａの周囲を取り囲むように、かつ、操作ノブ１０１ａと操作台座１０６ａとの間に挟まるように配置される。圧力センサ１０９は、操作ノブ１０１ａが撓んだとき、撓み方向（ＸＹ平面上での方向）と、圧力の大きさとをアナログデータで検出する。圧力センサ１０９は、検出した撓み方向及び圧力の大きさを、操作入力情報としてＡ／Ｄ変換部１１１へ出力する。

操作制御部１１ａは、図６に示すように、図１に示した操作制御部１１に対して、カーソル移動情報取得部１１２がカーソル移動情報取得部１１２ａに入れ代わった点で異なる。なお、図６では、それら以外の構成部については、図１に示した構成部と同じ符号を付している。

カーソル移動情報取得部１１２ａは、Ａ／Ｄ変換部１１１においてデジタルデータに変換された撓み方向及び圧力の大きさに基づいて、カーソルの移動情報を取得する。具体的には、カーソル移動情報取得部１１２ａは、撓み方向をカーソルの移動方向とし、圧力の大きさをカーソルの移動速度として取得する。カーソル移動情報取得部１１２は、取得したカーソルの移動情報を表示制御部１１３へ出力する。またカーソル移動情報取得部１１２は、取得したカーソルの移動情報のうち、カーソルの移動速度をパルス電流発生部１３へ出力する。以降、表示制御部１１３、カーソル表示位置判定部１１４、操作命令部１１５、及びパルス電流発生部１３の処理は第１の実施形態で説明した処理と同様であり、ここでは説明を省略する。

以上のように、本実施形態によれば、操作ノブがほぼ不動であっても、操作者に操作感を与えることができる。

なお、上述した第１及び第２の実施形態では、図５の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、つまり、カーソル１２３が操作メニュー画像１２２の表示領域内に表示されていないと判定されている間、パルス電流発生部１３は、操作者に粘性感を与えるようにパルス電流を流していたが、これに限定されない。例えば、パルス電流発生部１３は、カーソル１２３の移動速度が大きくなるにつれて、操作ノブ１０１及びパームレスト１０２間を流れるパルス電流の周期が小さくなるように、パルス電圧のレベル及び／又はデューティ比を調整してもよい。この場合、摩擦感に相当する擬似力を操作者に付与することができる。なお、この場合のパルス電圧及びパルス電流のレベルは、カーソル１２３が操作メニュー画像１２２の表示領域内に表示されている場合のレベルよりも低くする。また例えば、パルス電流発生部１３は、カーソル１２３の移動速度に応じてパルス電流の周期及び／又はレベルを変化させ、行き止まり感に相当する擬似力を操作者に付与するようにしてもよい。さらに、これらに限らず、パルス電流発生部１３は、パルス電圧（パルス電流）の波形を変化させることによって、種々の操作感に相当する擬似力を付与するようにしてもよい。

なお、上述した第１及び第２の実施形態では、パルス電流発生部１３は、カーソル１２３が操作メニュー画像１２２の表示領域内に表示されているか否かによって、異なる生成処理を行っていたがこれに限定されない。例えば、パルス電流発生部１３は、カーソル１２３が操作メニュー画像１２２の表示領域内に表示されている場合のみ、パルス電流を流すようにしてもよい。又は、パルス電流発生部１３は、カーソル１２３が操作メニュー画像１２２の表示領域内に表示されているか否かに関係なく、カーソル１２３が操作メニュー画像１２２の表示領域内に表示されていない場合と同様のパルス電流を流すようにしてもよい。この場合、パルス電流発生部１３は、カーソル１２３の移動速度のみに応じてパルス電流の周期等を変化させることになる。

なお、上述した第１及び第２の実施形態では、操作装置１及び操作装置１ａは選択ボタン１０５を備えていたが、これに限定されない。操作装置１及び操作装置１ａは、選択ボタン１０５の代わりに、押下可能な操作ノブ１０１を備えていてもよい。この場合、操作ノブ１０１自体を押下することによって、操作者は、選択又は非選択を示すアナログデータをＡ／Ｄ変換部１１１へ出力させる。

なお、上述した第１及び第２の実施形態では、操作装置１及び操作装置１ａは、ナビゲーション装置２、オーディオ装置３、及び空調装置４を操作対象としていたが、その他の外部装置を操作対象としてもよい。

なお、上述した第１及び第２の実施形態では、操作装置１及び操作装置１ａは、操作画面を用いて外部装置を操作していたが、操作画面を用いずに操作してもよい。図８は、操作画面を用いずに操作する操作装置１ｂの構成例を示す図である。操作装置１ｂは、図１に示した操作装置１に対し、操作制御部１１が操作制御部１１ｂに入れ代わった構成を有する。操作制御部１１ｂは、Ａ／Ｄ変換部１１１及び操作命令部１１５ａにより構成される。操作命令部１１５ａは、Ａ／Ｄ変換部１１１から出力されるデジタルデータの操作入力情報に従った所定の処理の実行命令を外部装置に行い、外部装置に所定の処理を実行させる。パルス電流発生部１３は、Ａ／Ｄ変換部１１１から出力される操作入力情報に応じたパルス電流を操作ノブ１０１及びパームレスト１０２間に流す。例えば、パルス電流発生部１３は、操作入力情報から得られる、原点からみた操作ノブ１０１の移動方向及び／又は操作ノブ１０１が原点から移動した距離に応じて、パルス電流の周期及び／又はレベルを変化させる。また、操作装置１ｂは、図６に示した操作装置１ａに対し、操作制御部１１ａが操作制御部１１ｂに入れ代わった構成を有していてもよい。この場合、パルス電流発生部１３は、操作入力情報から得られる、圧力センサ１０９が検出した撓み方向及び／又は圧力の大きさに応じて、パルス電流の周期及び／又はレベルを変化させる。

なお、上述した第１及び第２の実施形態では、カーソル１２３が操作メニュー画像１２２の表示領域内に表示されている場合、パルス電圧のレベルを一定にして、パルス電流を操作者に流していた。しかしながら、人の体の導電率（抵抗率）は、同一人であっても、体調等によって時間的に変化することがある。また人の体の導電率は、体質等が影響して人によっても異なることがある。このため、パルス電圧のレベルを一定にしても、時間又は操作者によっては、操作者に流れるパルス電流が当初想定していたレベルで一定になるとは限らなかった。これにより、同一人であっても時間によっては、又は、操作者によっては、電気刺激が強すぎる又は弱すぎると感じたり、極端な場合には電気刺激を全く感じなかったりする場合があった。このように、操作者によって、又は、同一人であっても時間によって、感じる電気刺激の量が変化することがあった。なお、これに対し、手動のボリウム等でパルス電圧のレベル及び／又はデューティ比を時間毎又は操作者毎に調整して、電気刺激の量を調整することは可能であるが、時間毎又は操作者毎に毎回調整するのは面倒である。

そこで、操作者に流れるパルス電流のレベルを常に監視し、監視しているレベルを常に所定のレベルで一定にするようなフィードバック制御を、新たに行うようにしてもよい。図９は、このようなフィードバック制御を行うフィードバック制御部１４を追加した操作装置１ｃの構成例を示す図である。操作装置１ｃは、図１に示した操作装置１に対して、パルス電流発生部１３をパルス電流発生部１３ａに入れ代え、フィードバック制御部１４を追加した装置である。パルス電流発生部１３ａには、パルス電流の所定のレベルが設定されている。フィードバック制御部１４は、パームレスト１０２から流出するパルス電流のレベルを常に監視するとともに、パルス電流発生部１３に設定されている所定のレベルを取得する。フィードバック制御部１４は、監視しているパルス電流のレベルが所定のレベルで一定となるように、パルス電流発生部１３ａにおけるパルス電圧のレベル及び／又はデューティ比を制御する。このような構成により、時間又は操作者に関わらず電気刺激の量が一定となり、より良い操作感を操作者に与えることができる。

なお、パルス電流発生部１３ａに設定されているパルス電流の所定のレベルは、操作者の好みに応じて任意のレベルに設定されることが望ましい。この場合、操作者は、操作機構部１０で所望のレベルを入力することで、パルス電流発生部１３ａに設定されているパルス電流の所定のレベルを所望のレベルに設定することができる。また、パルス電流発生部１３ａには、所定のレベルとして、操作者毎に異なるレベルが設定されていてもよい。

本発明に係る操作装置は、低コストであり、かつ操作者に最適な操作感を与えることが可能であり、例えば車載機器やゲーム機器等の操作装置として用いられる。

第１の実施形態に係る操作装置の構成例を示す図 操作機構部１０の構造断面図を示す図 表示部１２に表示された操作画面の一例を示す図 図３に示した操作画面１２１の一部を示した図 パルス電流発生部１３で発生させるパルス電圧の波形を示した図 第２の実施形態に係る操作装置の構成例を示す図 操作機構部１０の構造断面図を示す図 操作画面を用いずに操作する操作装置１ｂの構成例を示す図 フィードバック制御部１４を追加した操作装置１ｃの構成例を示す図

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、１ｃ 操作装置
２ ナビゲーション装置
３ オーディオ装置
４ 空調装置
１０、１０ａ 操作機構部
１１、１１ａ、１１ｂ 操作制御部
１２ 表示部
１３、１３ａ パルス電流発生部
１４ フィードバック制御部
１０１、１０１ａ 操作ノブ
１０２ パームレスト
１０３ Ｙ軸センサ
１０４ Ｘ軸センサ
１０５ 選択ボタン
１０６、１０６ａ 操作台座
１０７ 台座
１０８ 筐体
１０９ 圧力センサ
１１１ Ａ／Ｄ変換部
１１２、１１２ａ カーソル移動情報取得部
１１３ 表示制御部
１１４ カーソル表示位置判定部
１１５、１１５ａ 操作命令部
１２１ 操作画面
１２２ 操作メニュー画像
１２３ カーソル

Claims (13)

1. 外部装置を操作するための操作装置であって、
   操作者の操作入力に従って前記外部装置を操作する操作手段と、
   前記操作入力に応じた予め定められた電気刺激を前記操作者に付与する電気刺激付与手段とを備え、
   前記操作手段は、
   導電体からなり前記操作者の指が触れる操作部材を用いて、前記操作者の操作入力を受け付ける操作入力手段と、
   導電体からなり、前記操作者の掌を支持する支持部材と、
   前記操作入力手段において受け付けられた操作入力に従って、前記外部装置を操作する操作制御手段とを含み、
   前記電気刺激付与手段は、前記操作入力手段において受け付けられた操作入力に応じたパルス電流を前記操作部材及び前記支持部材間に、前記操作者を介して流れるように、流すことを特徴とする、操作装置。
2. 外部装置を操作するための操作装置であって、
   操作者の操作入力に従って前記外部装置を操作する操作手段と、
   前記操作入力に応じた予め定められた電気刺激を前記操作者に付与する電気刺激付与手段と、
   前記外部装置の操作画面を表示する表示手段とを備え、
   前記操作手段は、前記操作者の操作入力に従って前記操作画面を操作することによって、前記外部装置を操作し、
   前記電気刺激付与手段は、前記操作者の操作入力に従った前記操作画面の操作に応じた電気刺激を前記操作者に付与することを特徴とする、操作装置。
3. 前記電気刺激付与手段は、前記操作入力に応じたパルス電流を前記操作者に流すことを特徴とする、請求項２に記載の操作装置。
4. 前記電気刺激付与手段は、前記操作画面の操作に応じたパルス電流を前記操作者に流すことを特徴とする、請求項２に記載の操作装置。
5. 前記操作手段は、
   導電体からなり前記操作者の指が触れる操作部材を用いて、前記操作者の操作入力を受け付ける操作入力手段と、
   導電体からなり、前記操作者の掌を支持する支持部材と、
   前記操作入力手段において受け付けられた操作入力に従って、前記操作画面を操作する操作制御手段とを含み、
   前記電気刺激付与手段は、前記操作制御手段において行われる前記操作画面の操作に応じたパルス電流を前記操作部材及び前記支持部材間に流すことを特徴とする、請求項４に記載の操作装置。
6. 前記表示手段は、前記外部装置の所定の処理と関連付けられたメニュー画像と、当該メニュー画像を選択するために用いられる選択画像とを、前記操作画面上に表示しており、
   前記操作手段は、前記操作者の操作入力に従って前記選択画像を前記メニュー画面上に移動させて前記メニュー画像を選択し、選択した前記メニュー画像と関連付けられた処理を前記外部装置に実行させることによって、前記外部装置を操作し、
   前記電気刺激付与手段は、前記選択画像の移動に応じたパルス電流を前記操作者に流すことを特徴とする、請求項４に記載の操作装置。
7. 前記電気刺激付与手段は、前記選択画像の移動速度が大きくなるにつれて周期が小さくなるパルス電流を前記操作者に流すことを特徴とする、請求項６に記載の操作装置。
8. 前記電気刺激付与手段は、前記選択画像の移動速度が大きくなるにつれてレベルが大きくなるパルス電流を前記操作者に流すことを特徴とする、請求項６に記載の操作装置。
9. 前記電気刺激付与手段は、前記選択画像が前記メニュー画像上を移動している間にパルス電流を前記操作者に流すことを特徴とする、請求項６に記載の操作装置。
10. 前記電気刺激付与手段は、さらに、前記操作者に流れる前記パルス電流のレベルが所定のレベルで一定となるように、前記パルス電流を発生させるパルス電圧のレベル及び／又は当該パルス電圧のデューティ比を制御することを特徴とする、請求項９に記載の操作装置。
11. 前記所定のレベルは、前記操作者の操作入力に従って設定されることを特徴とする、請求項１０に記載の操作装置。
12. 前記電気刺激付与手段は、さらに、前記選択画像が前記メニュー画像以外の前記操作画面上を移動している間に、前記選択画像が前記メニュー画像上を移動している間に流れるパルス電流のレベルよりも低いレベルを有し、かつ前記選択画像の移動速度が大きくなるにつれて周期が小さくなるパルス電流を前記操作者に流すことを特徴とする、請求項９に記載の操作装置。
13. 前記電気刺激付与手段は、さらに、前記選択画像が前記メニュー画像以外の前記操作画面上を移動している間に、前記選択画像が前記メニュー画像上を移動している間に流れるパルス電流のレベルよりも低いレベルの範囲内において、前記選択画像の移動速度が大きくなるにつれてレベルが大きくなるパルス電流を前記操作者に流すことを特徴とする、請求項９に記載の操作装置。

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