本発明に係る操作入力システムの実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、ナビゲーションシステム(本例では、車載用のナビゲーション装置1)に対する予め規定された(所定の)操作入力を行うための操作入力システム3を例として説明する。この操作入力システム3は、ナビゲーション装置1と情報伝達可能に接続された表示入力装置40(表示装置)と操作入力装置4とを備えている。以下では、ナビゲーション装置1の概略構成、操作入力装置4の概略構成、操作入力システム3の構成、及び操作入力受付処理の手順の順に説明する。
1.ナビゲーション装置の概略構成
ナビゲーション装置1の概略構成について、図1及び図2を参照して説明する。ナビゲーション装置1は、自車位置表示、出発地から目的地までの経路探索、経路案内、及び目的地検索等の基本機能を実現可能に構成されている。そのためナビゲーション装置1は、図2に示すように制御演算部6を備えている。制御演算部6は、CPU等の演算処理装置を中核部材として備え、入力されたデータに対して種々の処理を行うための機能部として、ハードウェア又はソフトウェア(プログラム)或いはその両方により実装されて構成されている。制御演算部6は、ナビゲーション用演算部70を備えている。また、制御演算部6は、GPS受信機81、方位センサ82、距離センサ83、地図データベース85、表示入力装置40、タッチパッド10、音声入力装置87、及び音声出力装置88と情報伝達可能に接続されている。
GPS受信機81は、GPS(Global Positioning System)衛星からのGPS信号を受信する。方位センサ82は、自車両の進行方位又はその変化を検出する。距離センサ83は、自車両の車速や移動距離を検出する。良く知られているように、ナビゲーション用演算部70は、GPS受信機81、方位センサ82、及び距離センサ83から得られる情報に基づき、更には公知のマップマッチングにも基づいて、推定自車位置を導出可能である。
地図データベース85は、所定の区画毎に分けられた地図データを記憶している。地図データは、交差点に対応する複数のノードと各ノード間を接続する道路に対応する複数のリンクとの接続関係により構成される道路ネットワークデータを含んでいる。各ノードは、緯度及び経度で表現された地図上の位置の情報を有している。各リンクは、その属性情報として、道路種別、リンク長、道路幅等の情報を有している。地図データベース85は、地図表示、経路探索、及びマップマッチング等の処理の実行時にナビゲーション用演算部70により参照される。地図データベース85は、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、DVD−ROM等の記憶媒体に格納して備えられている。
表示入力装置40(表示装置)は、液晶表示装置等の表示装置とタッチパネル等の入力装置とが一体となったものである。表示入力装置40は、表示画面41を有すると共に当該表示画面41に地図を含む画像を表示可能である。また、表示入力装置40は、タッチパネルに接触又は近接する被検知物を検知して当該検知位置に応じた入力を受け付ける。例えばユーザーは、表示画面41に表示された地図上に、被検知物としての指先やスタイラスペンのペン先等を接触又は近接させることで、その地図上の任意の地点を選択してナビゲーションの目的地を指定することができる(地点選択)。
図1に示すように、タッチパッド10は表示入力装置40とは別体として設けられている。タッチパッド10は、操作面11aを有し、操作面11aに接触又は近接する被検知物D(図1ではユーザーの指)を検知して当該検知位置に応じた入力を受け付ける。例えば、ポインティングデバイスとしてのタッチパッド10が検知した検知位置に対応させて、表示画面41に操作カーソルが表示されてもよい。この場合には、ユーザーは、操作面11aに被検知物Dとしての指先等を接触又は近接させながらスライドさせることによって、表示画面41上で操作カーソルを移動させる。そして、その操作カーソルの位置が地図上の所望の位置に一致している状態で、操作面11aを所定操作することで、地図上の任意の地点を指定することができる。
この地点選択のための所定操作には、例えば、操作面11aに接触している被検知物Dを一旦操作面11aから浮かせた後で再度接触させる操作(タップ操作)、タップ操作を所定時間内に2度繰り返して行う操作(ダブルタップ操作)等が含まれる。また、表示画面41に操作カーソルが表示されないような場合には、操作面11aに非接触となっている被検知物Dを操作面11aに接触させる操作(タッチ操作)も含まれる。尚、詳細は後述するが図6に示すように、操作面11aにおいて突出部材20の先端部が操作面11aよりも高い位置にあるような状態で、当該突出部材20を押し込んでその状態を変化させる操作(プッシュ操作)も地点選択のための所定操作に含まれる。
尚、表示入力装置40は、ユーザー(ここでは特に、車両の運転者)から見やすいように、運転時の視線方向を大きく変えることなく見ることができるような位置に配置されている。図1に示す例では、表示入力装置40はダッシュボード上面の中央部に配置されているが、計器盤の位置等に配置しても良い。一方、タッチパッド10は、ユーザーが操作しやすいように、ユーザーの手元に近い位置に配置されている。即ち、タッチパッド10は、表示入力装置40よりもユーザーの手元に近く、かつ、視線方向から遠い位置に配置されている。図1に示す例では、タッチパッド10はセンターコンソール部に配置されているが、ダッシュボード上面の中央部やステアリングホイールのスポーク部、ドアパネル等に配置しても良い。
音声入力装置87はマイクロフォン等を有して構成され、ユーザーからの音声による入力を受け付ける。ナビゲーション用演算部70は、音声入力装置87で受け付けた音声に基づき、音声認識による目的地検索やハンズフリー通話等の機能を実現することができる。また、ナビゲーション用演算部70は、スピーカ等を有して構成される音声出力装置88を介して、音声案内等の機能を実現することができる。
2.操作入力装置の構成
図3〜図5に示すように、操作入力装置4は、タッチパッド10と、突出部材20と、駆動機構30とを備えている。操作入力装置4は、概略的には、駆動機構30によって駆動される突出部材20が、タッチパッド10の表面に対して出退可能(出没可能)に構成されている。
図4及び図5に示すように、タッチパッド10は操作板11を有し、操作板11の正面には操作面11aが形成されている。このようなタッチパッド10としては、抵抗膜式や静電容量式等、種々の方式のものを利用することができ、本例では静電容量式を採用している。操作面11aの背面側には基板や電極層が設けられている。タッチパッド10は、操作面11aに接触又は近接する被検知物Dとしての指先等を検知して当該検知位置に応じた入力を受け付ける。
操作板11には、当該操作板11を貫通する孔部12が設けられている。図4に示すように、本実施形態では、多数の孔部12及び突出部材20が操作面11aの全体に規則的に配列されている。つまり、孔部12及び突出部材20は、操作面11aの全体に亘って縦横にそれぞれ一定間隔で規則的に配列され、全体としてマトリクス状(直交格子状)に配列されている。尚、操作面11aの背面側に設けられた電極層に接続される導電性の配線部材13が、操作面11aに沿って格子状に配設されているが、それぞれの孔部12は配線部材13を避けて設けられている。即ち、それぞれの孔部12は、本例では複数の配線部材13によって囲まれた矩形状の領域内に、全ての配線部材13と干渉することなく設けられている。これにより、複数の孔部12を操作板11に設けることによってタッチパッド10の機能が損なわれることが防止されている。
図5に示すように、突出部材20は、細長い円柱状(ピン状)のピン部材21と、全体として円筒状の筒状部材22とからなる。ピン部材21の外径は、孔部12の内径よりも僅かに小さい。筒状部材22は、当該筒状部材22の軸方向に沿って等分割された2つの半円筒状部材からなる。ピン部材21は、その下端部において2つの半円筒状部材に挟まれた状態で筒状部材22に係止されている。本例では、それぞれの孔部12に、ピン部材21の先端部(上端部)が挿入されている。駆動機構30によって突出部材20が駆動されていない基準状態(図5の左側の状態)では、平坦に形成されたピン部材21の先端部(先端面)は、操作面11aのレベルに一致している。
図5に示すように、操作板11に対して背面側に駆動機構30が設けられている。この駆動機構30は、操作面11aに対して交差(本例では直交)する方向(進退動作方向Z)に沿って突出部材20を進退動作させるための機構である。駆動機構30は、圧電素子31を備えている。圧電素子31は圧電効果を利用した受動素子であり、圧電体に印加された電圧を力に変換し、或いは圧電体に加えられた外力を電圧に変換する。圧電素子31は、進退動作方向Zに振動するように設けられている。圧電素子31には連結部材33が連結されており、この連結部材33は圧電素子31と一体的に振動する。連結部材33は、細長い円柱状(ピン状)に形成されている。圧電素子31に連結された側とは反対側の連結部材33の先端部は、筒状部材22の内側の空間に挿入されている。連結部材33の外径は筒状部材22の内径にほぼ等しく、連結部材33の外周面と筒状部材22の内周面とが接している。
連結部材33と筒状部材22とが接触する接触位置において、筒状部材22を外周側から包囲するようにバネ部材34が設けられている。バネ部材34は、内周側に向かう所定の大きさの予圧を提供し、連結部材33と突出部材20を構成する筒状部材22との間に所定の摩擦力を生じさせる。バネ部材34が付与する予圧は、連結部材33と筒状部材22との間の静止摩擦力が突出部材20に作用する重力の進退動作方向Zの分力よりも少なくとも大きくなるように設定される。また、上記予圧は、圧電素子31の振動に伴い連結部材33と筒状部材22との間に動摩擦力が生じる状態でこれらが摺動可能となるように設定される。本実施形態では、筒状部材22と連結部材33との摺動部、及び予圧付与手段としてのバネ部材34により、摺動機構32が構成されている。
また本実施形態では、圧電素子31の進退動作方向Zに沿った一方向側への振動速度と他方側への振動速度との大小関係が、後述する操作入力演算部50に含まれる突出制御部52(図3を参照)によって調整可能とされている。突出方向側(操作面11aよりも正面側)への振動速度を埋没方向側(操作面11aよりも背面側)への振動速度よりも小さくすることで、連結部材33と筒状部材22との間に生じる静止摩擦と動摩擦との差異に基づいて、突出部材20が突出方向側へと移動する。これにより、突出部材20(ピン部材21)の先端部は、操作面11aよりも正面側に突出する。即ち、突出部材20は、先端部が操作板11を貫通して操作面11aより正面側に突出した状態となり得る。この、突出部材20の先端部の高さが操作面11aよりも高い状態を「突出状態(第一状態)」と称する。
一方、これとは逆に埋没方向側への振動速度を突出方向側への振動速度よりも小さくすることで、突出部材20は埋没方向側へと移動する。即ち、突出部材20は、先端部が操作面11aより背面側に埋没した状態ともなり得る。この、突出部材20の先端部の高さが操作面11a以下の状態を「埋没状態(第二状態)」と称する。尚、「埋没状態」には、突出部材20のピン部材21の先端部が操作面11aのレベルに一致している状態も含まれるものとする。
このように、複数の突出部材20は、駆動機構30により、それぞれ独立に突出状態と埋没状態との間で移動可能となっている。そして、操作面11aの全体に出没自在に設けられる多数の突出部材20により、任意形状の凹凸を表現することが可能となっている。
本実施形態では、圧電素子31と、摺動機構32とにより駆動機構30が構成される。尚、駆動機構30には、圧電素子31にパルス状の駆動信号を提供する突出制御部52を含めてもよい。この駆動機構30により、複数の突出部材20は、それぞれ独立に突出状態と埋没状態との間で移動可能となっている。このように、本実施形態に係る操作入力装置4は、タッチパッド10と、このタッチパッド10の操作面11aから出没自在に設けられた複数の突出部材20とを組み合わせて有する。
3.操作入力システムの構成
図3に示すように、操作入力システム3は、上述した操作入力装置4と、表示入力装置40を備えた表示入力部42(選択入力部)と、これらの間に介在される操作入力演算部50とを備えている。本実施形態では、操作入力演算部50はナビゲーション装置1を構成する制御演算部6に組み込まれて実装されている(図2を参照)。但し、このような構成に限られず、操作入力演算部50が制御演算部6とは独立して設けられていても良い。操作入力装置4と表示入力装置40とは、操作入力演算部50を介して情報伝達可能に接続されている。
操作入力演算部50は、ステータス判定部51、突出制御部52、位置検知部53、描画制御部54、操作入力判定部55、突出状態検知部56、目的地設定部57を備えている。本実施形態では、突出制御部52にステータス判定部51が含まれる形態を例示している。また、タッチパネルを有した表示入力装置40に当該タッチパネルへの操作入力を検知する位置検知部43が備えられている形態を例示している。また、表示入力装置40と描画制御部54とにより表示入力部42が構成される形態を例示している。尚、本実施形態では、便宜上、目的地設定部57を操作入力演算部50に含め、その設定結果がナビゲーション用演算部70に伝達される形態を例示している。しかし、操作入力演算部50及びナビゲーション用演算部70は、共にCPU等の演算処理装置を中核としてハードウェア及びソフトウェアの協働によって実現される制御演算部6に含まれる機能部である。従って、本実施形態に限定されることなく、目的地設定部57はナビゲーション用演算部70に含まれていてもよい。
描画制御部54は、表示画面41への表示画像を描画制御する。描画制御部54は、自車位置周辺の背景(地図画像)、道路、及び名称等の画像イメージを含む複数のレイヤを生成する。また、描画制御部54は、自車両の現在位置を表す自車位置マークのイメージを含むレイヤや、目的地が設定されている場合には当該目的地までの案内経路の画像イメージを含むレイヤを生成することもできる。更に、描画制御部54は、操作標章の画像イメージを含むレイヤや、操作カーソルの画像イメージを含むレイヤを生成することもできる。描画制御部54は、これらの各レイヤを重ね合わせて1つの表示画像イメージを生成し、これを表示画面41に表示させる。
ステータス判定部51は、表示画面41に表示される画像内容に応じて、突出部材20のそれぞれについて突出の状態を表す突出ステータス(「突出状態(第一状態)」と「埋没状態(第二状態)」)を判定する。本実施形態では、簡略化ため、「埋没状態」は、進退動作方向Zにおける可動範囲内で突出部材20が最小変位位置にある状態(ピン部材21の先端部が操作面11aのレベルに一致している状態)とし、「突出状態」は、進退動作方向Zにおける可動範囲内で突出部材20が最大変位位置にある状態とする。また、本実施形態では、ステータス判定部51は、各突出部材20を突出状態及び埋没状態のうちのいずれの状態とするかを択一的に判定する。
また、ステータス判定部51(突出制御部52)は、表示画面41に表示される画像が変更される場合には、突出部材20のそれぞれについて、切替前の画像に応じた突出ステータスと切替後の画像に応じた突出ステータスとの差分を判定する。ステータス判定部51は、突出部材20のそれぞれについて、「変化なし」、「突出状態へ移行」、及び「埋没状態へ移行」のいずれに該当するかを択一的に判定する。
突出制御部52は、操作面11aに対する突出部材20の突出方向(進退動作方向Zに一致する)の位置を制御する。突出制御部52は、ステータス判定部51の判定結果に基づいて駆動機構30を制御する。本実施形態では、突出制御部52は、パルス状の電圧を印加して圧電素子31を振動させる。その際、突出制御部52は、進退動作方向Zに沿った一方向側への振動速度と他方側への振動速度との大小関係を調整することができるように構成されている。このような構成は、圧電素子31の振動方向に応じてデューティ比を異ならせることによって実現できる。突出制御部52は、突出方向側への振動速度を埋没方向側への振動速度よりも小さくすることで、突出部材20を突出方向側へと移動させる。一方、突出制御部52は、埋没方向側への振動速度を突出方向側への振動速度よりも小さくすることで、突出部材20を埋没方向側へと移動させる。
尚、突出制御部52は、突出部材20を突出状態と埋没状態との間で切り替えるために要する時間よりも長い所定時間だけ圧電素子31を振動させ、その後は振動を停止させる。即ち、上記所定時間だけ圧電素子31に対して電圧を印加し、その後は電圧の印加を停止する。電圧印加の停止後であっても、突出部材20は、連結部材33と筒状部材22との間の静止摩擦により進退動作方向Zの位置を維持する。
本実施形態では、突出状態とされる突出部材20の突出高さ(操作面11aを基準とする突出部材20の先端部の高さ)は比較的小さく設定されている。例えば被検知物Dがユーザーの指先である場合には、操作面11aに沿って指先をスライドさせた際に、生体が元来有する指先腹部の柔軟性によって段差分を十分に吸収可能な程度の突出高さであって良い。例えば指先の厚みの20%以下等とすることができる。尚、それ以上の突出高さとすることも、当然可能である。
ステータス判定部51(突出制御部52)は、後述する目的地指定可能領域及び目的地指定不可領域の何れか一方に属する突出部材を突出状態(第一状態)とし、他方に属する突出部材を埋没状態(第二状態)とする。本実施形態では、ステータス判定部51(突出制御部52)は、目的地指定不可領域に属する突出部材を突出状態(第一状態)とし、目的地指定可能領域に属する突出部材を埋没状態(第二状態)とする。
より具体的には、図6に示すように、突出制御部52は、タッチパッド10の操作面11aを表示画面41に表示された地図に対応させると共に、地図上においてナビゲーションの目的地として指定可能な地点が存在する目的地存在領域Eに対応する操作面11aの領域を目的地指定可能領域Tに設定し、指定可能な地点が存在しない目的地不在領域Nに対応する操作面11aの領域を目的地指定不可領域Kに設定する。例えば、図6に示すような地図においては、陸上が目的地存在領域Eに相当し、海上が目的地不在領域Nに相当する。そして、突出制御部52は、目的地指定可能領域T及び目的地指定不可領域Kの何れか一方に属する突出部材20を第一状態とするべく、突出割当領域Iを設定する。本実施形態では、図7に示すように、目的地不在領域Nに対応する操作面11aの領域に設定された目的地指定不可領域Kが突出割当領域Iに設定され、当該突出割当領域Iの突出部材20が突出状態(第一状態)に制御される。上述したように、突出部材20は、操作面11aに沿って所定の規則(例えば、“直交格子状”)で配列されている。隣接して突出割当領域Iとなり得る操作面11a上の領域は、互いに重複しないように設定される。
操作面11a上において突出割当領域Iとなり得る1つの領域には、図6及び図7に示すように複数の突出部材20が含まれていてもよい。当然ながら、1つの領域が1つの突出部材20により構成されていてもよい(例えば、図8参照。)。図6〜図8に例示するように、表示画面41上の地図は、突出部材20の配列に対応して、例えば突出割当領域Iとなり得る1つの領域に対応して、複数のブロックに分割される。これら複数のブロックは、突出部材20の配列に応じて分割されるため、1つのブロックに目的地存在領域E及び目的地不在領域Nの双方が含まれる場合がある。例えば、図7の上段左側のブロックは全てが目的地不在領域Nであり、右側のブロックは、ほぼ全てが目的地存在領域Eであるが、中央のブロックには目的地存在領域E及び目的地不在領域Nの双方が同程度の割合で含まれる。上段左側のブロックに対応する操作面11a上の領域は目的地指定不可領域Kとなり、右側のブロックに対応する操作面11a上の領域は目的地指定可能領域Tとなる。中央のブロックに対応する操作面11a上の領域は、目的地指定不可領域K及び目的地指定可能領域Tの何れにも設定可能であるが、当該ブロック内の目的地存在領域Eに含まれる地点も目的地として指定できることが好ましい。従って、目的地存在領域Eを含むブロックに対応する操作面11a上の領域は目的地指定可能領域Tに設定されると好適である。即ち、突出制御部52は、少なくとも一部に目的地存在領域Eを含むブロックに対応する操作面11a上の領域を目的地指定可能領域Tに設定する。
本実施形態の操作入力装置4は、タッチパッド10と、このタッチパッド10の操作面11aから出没自在に設けられた複数の突出部材20とを介して、ユーザーの操作入力を受け付けることができる。つまり、操作入力判定部55は、位置検知部53及び突出状態検知部56の少なくとも一方を介してユーザーの操作を検知して、その検知位置を操作入力位置として判定する。
位置検知部53は、タッチパッド10の操作面11a上での被検知物Dの検知位置を取得し、取得した検知位置の情報を、操作入力判定部55に出力する。位置検知部53は、被検知物Dとしての指先等が操作面11aに接触又は近接することによって生じる電極間の静電容量の変化に基づいて、被検知物Dが最も接近した電極の位置を特定する。そして、位置検知部53は、その特定された電極の位置を操作面11a上での検知位置として取得する。このような位置検知部53の機能により、タッチパッド10は、操作面11a上での検知位置に応じた入力を受け付けることができる。尚、表示入力装置40の位置検知部43による検知原理も同様である。また、操作入力判定部55は、表示入力装置40の位置検知部43により検知された検知位置に応じて操作入力位置を判定することも可能である。
突出状態検知部56は、突出部材20の突出状態と埋没状態とを識別可能に検知する。突出状態検知部56は、例えば位置センサ(図示せず)からの情報を取得可能に構成されている。突出状態検知部56は、取得される各突出部材20の進退動作方向Zにおける位置の情報に基づいて、各突出部材20の実際の突出ステータスが突出状態及び埋没状態のいずれであるかを検知する。突出状態検知部56は、その検知結果の情報を、操作入力判定部55に出力する。即ち、突出状態検知部56は、突出部材20が突出状態(第一状態)から埋没状態(第二状態)に変化したことを検知して、当該突出部材20の配置位置を操作入力判定部55に伝達する。
上述したように、操作入力判定部55は、タッチパッド10が被検知物Dの接近又は近接を検知した検知位置を操作入力位置として判定する機能、及び、突出状態検知部56により突出部材20が突出状態(第一状態)から埋没状態(第二状態)に変化したことが検知された場合に、突出部材20の配置位置を操作入力位置と判定する機能、の少なくとも一方の機能を備えて構成されている。さらに、操作入力判定部55は、表示入力装置40のタッチパネルが被検知物Dの接近又は近接を検知した検知位置を操作入力位置として判定する機能を備えていてもよい。目的地設定部57は、操作入力判定部55により判定された操作入力位置に応じて地図上にナビゲーションの目的地を設定する。
上述したように、図6及び図7に例示した本実施形態では、突出制御部52は、目的地指定不可領域Kに属する突出部材20を突出状態(第一状態)に制御する。突出部材20の埋没状態では、操作面11aにおけるその周辺部分は突出していない(平坦又は窪み)であるのに対して、突出状態にある突出部材20の先端部は操作面11aから明確に突出する。従って、ユーザーは指先等によって直接的にその段差部分を触覚認識することができる。つまり、ユーザーは、段差を触感によって認識し、目的地指定可能領域Tと目的地指定不可領域Kとを明確に区別することができる。そして、目的地指定可能領域Tにおける所望の地点に対して操作入力を与え、ナビゲーションの目的地を設定することができる。この態様では、目的地指定可能領域Tでは突出部材20が埋没状態(第二状態)に制御されているので、タッチパッド10の操作面11aに操作入力が与えられる。つまり、位置検知部53が、タッチパッド10の操作面11a上での被検知物Dの検知位置を取得し、操作入力判定部55が、この検知位置の情報を受け取って操作入力位置として判定する。目的地設定部57は、タッチパッド10が検知した検知位置を操作入力位置として、当該操作入力位置に応じてナビゲーションの目的地を設定する。
尚、突出制御部52は、目的地指定可能領域T及び目的地指定不可領域Kの何れか一方に属する突出部材20を突出状態(第一状態)とし、他方に属する突出部材を埋没状態(第二状態)とする機能部である。従って、目的地指定不可領域Kに属する突出部材20が突出状態(第一状態)に制御され、目的地指定可能領域Tに属する突出部材20が埋没状態(第二状態)に制御される形態に限定されるものではない。具体的には、図14に例示するように、突出制御部52は、目的地指定可能領域Tに属する突出部材20を突出状態(第一状態)に制御し、目的地指定不可領域Kに属する突出部材20を埋没状態(第二状態)に制御してもよい。
この場合、ユーザーは、突出状態にある突出部材20を触覚により認識した後、そのまま当該突出部材20を押し込んで埋没状態に変化させるだけで、所望の地点に対して操作入力を与えることができる。即ち、ユーザーは、突出状態にある突出部材20をボタンに見立て、その模擬的なボタンを押し込むという直感的な操作によって操作入力を与えることができる。この場合、突出状態検知部56が、突出部材20が突出状態(第一状態)から埋没状態(第二状態)に変化したことを検知して、当該突出部材20の配置位置を操作入力判定部55が操作入力位置と判定する。目的地設定部57は、突出状態(第一状態)から埋没状態(第二状態)に変化した突出部材20の配置位置に基づいて判定された操作入力位置に応じてナビゲーションの目的地を設定する。
この際、必ずしも、突出状態検知部56において検知された位置(突出部材20の配置位置)が操作入力位置となる必要はない。例えば、突出部材20が押し込まれて埋没状態(第二状態)となると、突出部材20を押し込んだユーザーの指などの被検知物Dが操作面11aに近接あるいは接触する。この近接位置あるいは接触位置を位置検知部53により検知して、その検知位置を操作入力位置としてもよい。
このように、ユーザーは、手元付近に設けられるタッチパッド10はもちろんのこと、運転時の視線方向に近い位置に設けられる表示入力装置40すらほとんど見ることなく、地図上の所望の地点をナビゲーションの目的地として設定することができる。従って、本実施形態に係る操作入力装置4及び操作入力システム3によれば、表示画面41を注視することなく従来に比べてより確実な操作入力を行うことができる。
以下、図9のフローチャートも利用して説明する。以下に説明する処理手順は、操作入力演算部50(制御演算部6)の各機能部を構成するハードウェア又はソフトウェア(プログラム)或いはその両方により実行される。上記の各機能部がプログラムにより構成される場合には、操作入力演算部50を含む制御演算部6が有する演算処理装置が、各機能部を構成するプログラムを実行するコンピュータとして動作する。ここでは、図6〜図8に示すように、少なくとも一部に目的地存在領域Eを含む地図上のブロックに対応する操作面11aの領域が目的地指定可能領域Tに設定され、目的地指定不可領域Kに属する突出部材20が突出状態(第一状態)に制御される例を用いて説明する。
はじめに、タッチパッド10における突出部材20の配列(突出割当領域Iとなり得る個々の領域)に応じて地図が複数ブロックに分割される(#01)。地図が、n個のブロックに分割された場合には、各ブロックに、“0”から“n−1”までのブロック番号が付加される。このブロック番号は、一括して出退制御される突出部材20が含まれる領域(突出割当領域Iとなり得る個々の領域)の番号と同一であると好適である。次に、ブロック内の属性(目的地存在領域Eが存在するか否か)が判定される判定対象ブロックのブロック番号“i”の初期値が“0”に設定される(#02)。そして、ブロック番号“i”(この場合は“0”)のブロックに、目的地存在領域Eが含まれるか否かが判定される(#03)。当該ブロックに目的地存在領域Eが含まれる場合には、当該ブロックに対応する操作面11a上の領域が“目的地指定可能領域T”に設定される(#04a(#04))。一方、当該ブロックに目的地存在領域Eが含まれていない場合には、当該ブロックに対応する操作面11a上の領域が“目的地指定不可領域K”に設定される(#04b(#04))。
ステップ#04(#04a/#04b)において、判定対象ブロックに対応する操作面11a上の領域が、“目的地指定可能領域T”又は“目的地指定不可領域K”に設定されると、判定対象ブロックのブロック番号“i”がインクリメントされる(#05)。この場合には、ブロック番号が“0”から“1”にインクリメントされる。そして、ブロック番号“i”が、分割数“n”に達しているか否かが判定される(#06)。ブロック番号“i”が分割数“n”未満、即ち“n−1”以下の場合には、ステップ#03に戻って上記処理を繰り返す。一方、ブロック番号“i”が分割数“n”の場合には、ブロック番号が“0”から“n−1”までの全てのブロックについて判定が完了しているので、判定結果に応じて突出部材20が駆動制御される(#07)。
4.操作入力受付処理の処理手順
本実施形態に係る操作入力システム3による操作入力受付処理の処理手順について、さらに図10のフローチャートを参照して説明する。はじめに、目的地指定可能領域Tに対する操作入力の有無が判定される(#11)。目的地指定可能領域Tに対する操作入力が検知されるまで、ステップ#11が定期的に繰り返される。目的地指定不可領域Kへの操作入力があった場合も同様に、目的地指定可能領域Tに対する操作入力が検知されるまで、ステップ#11が繰り返される。一方、位置検知部53又は突出状態検知部56により、目的地指定可能領域Tに対する操作入力が検知された場合には、操作入力判定部55により操作入力位置が判定される(#12)。
次に、操作入力判定部55は、操作入力位置に対応する地図上の位置が目的地存在領域Eに含まれているか否かを判定する(#13)。目的地存在領域E内に含まれている場合には、当該操作入力位置に対応する地図上の位置が地図上の座標として設定される(#14a(#14))。一方、操作入力位置に対応する地図上の位置が目的地存在領域Eに含まれていない場合には、当該操作入力位置に対応する地図上の位置に最も近い目的地存在領域Eの座標が地図上の座標として設定される(#14b(#14))。ステップ#14において、操作入力位置Rに対応する地図座標が特定されると、目的地設定部57は、当該地図上の座標(目的地座標)を目的地として設定する(#15)。
ここで、具体例を用いて説明する。ここでは、説明を容易にするため、図8に示すように、突出割当領域Iとなり得る1つの領域に1つの突出部材20が配置されている構造を例として説明する。即ち、突出部材20の突出ステータスの変化によって操作入力位置を検知する場合(突出状態検知部56によって検知する場合)も、操作面11aへの被検知物Dの接近や接触によって操作入力位置を検知する場合(位置検知部53によって検知する場合)も、突出割当領域Iとなり得る1つの領域において1つの位置が特定される形態を例として説明する。
図11に示すように、操作面11a上において操作入力位置Rに対する操作入力が与えられ、当該操作入力位置Rに対応する地図上の対応地点が“Q”であったとする。対応地点Qは、目的地不在領域Nであるから、このまま対応地点Qを操作入力位置Rに対応する地図上の座標として設定することは好ましくない。そこで、対応地点Qが属する地図上のブロックにおいて、対応地点Qに最も近い目的地存在領域Eの地点“P”が、操作入力位置Rに対応する地図上の座標(目的地座標)として設定される。即ち、目的地設定部57は、操作入力位置Rが、操作面11aの目的地指定可能領域Tに属し、操作入力位置Rに応じた地図上の地点(対応地点Q)が目的地不在領域Nに属する場合は、当該ブロック内において目的地存在領域Eに属し、且つ、操作入力位置R(対応地点Q)に最も近い地点“P”を目的地に設定する。
〔その他の実施形態〕
以下、本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
(1)図4(及び図6〜図8)に示したように、上記実施形態においては、孔部12及び突出部材20が、操作面11aの全体に亘って縦横にそれぞれ一定間隔で規則的に配列され、全体としてマトリクス状(直交格子状)に配列される構成を例示した。そして、図6〜図8に示したように、突出部材20の配列に応じて、地図もマトリクス状(直交格子状)に複数のブロックに分割される構成を例示した。しかし、突出部材20の配列及びその配列に応じた地図の分割方法はこの形態に限定されるものではない。比較が容易なように、1つの突出部材20が地図上の1つのブロックに対応する図8との対照例を図12及び図13に示す。図12に示すように、突出部材20が千鳥格子(ジグザグ)状に配列され、地図は、1つのブロックが正六角形状となるように分割されてもよい。この場合には、地図上の各ブロックが円形に近くなり、各ブロックの中心に位置する突出部材20からブロック端縁までの距離が比較的均等となる。また、図13に示すように、突出部材20が千鳥格子(ジグザグ)状に配列され、地図は、1つのブロックが斜め直交格子状となるように分割されてもよい。
(2)上記実施形態においては、地図が突出部材20の配列に対応して複数のブロックに分割される形態を例示したが、必ずしもこの形態に限定される必要はない。単純に、突出部材20と地図上の座標とを対応付けてもよい。そして、対応する地図上の座標が目的地存在領域Eに含まれている場合には、当該突出部材20が目的地指定可能領域Tに属するものと判定し、対応する地図上の座標が目的地不在領域Nに含まれている場合には、当該突出部材20が目的地指定不可領域Kに属するものと判定されてもよい。
(3)上記実施形態においては、地図が突出部材20の配列に対応して複数のブロックに分割され、突出制御部52は、少なくとも一部に目的地存在領域Eを含むブロックに対応する操作面11a上の領域を目的地指定可能領域Tに設定する例を示した(図7参照)。しかし、この形態に限定されることなく、少なくとも一部に目的地不在領域Nを含むブロックに対応する操作面11a上の領域が目的地指定不可領域Kに設定されてもよい。また、各ブロックにおける目的地存在領域Eと目的地不在領域Nとの面積比率に応じて、当該ブロックが目的地指定可能領域T及び目的地指定不可領域Kの何れかに設定されてもよい。また、この場合において、単純に面積比率の大きい方を優先することなく、目的地指定可能領域T及び目的地指定不可領域Kの何れか一方が選択される比重が高く設定されていてもよい。例えば、目的地存在領域Eが30%以上の場合に、当該ブロックを目的地指定可能領域Tに設定するなど、目的地指定可能領域Tが選択される比重が高く設定されていてもよい。
(4)上記の実施形態では、駆動機構30が、突出部材20を突出状態及び埋没状態のうちのいずれかの状態とする構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、突出部材20を突出状態と埋没状態との間の中間状態とすることができるように駆動機構30を構成しても良い。この場合、突出制御部52が、操作面11aに対する突出部材20の突出方向(進退動作方向Z)の位置を段階的に制御するように構成し、突出部材20を段階的に突出可能としても良い。
(5)上記の実施形態では、駆動機構30が圧電素子31と摺動機構32と突出制御部52とを備える構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、進退動作方向Zに沿って突出部材20を進退動作させて、突出部材20を突出状態と埋没状態との間で移動させることが可能な機構であれば、駆動機構30の具体的構成は任意である。例えば液圧や気圧等の流体圧を利用する駆動機構30や、電磁石等の電磁力を利用する駆動機構30を用いても良い。
(6)上記の実施形態では、操作面11aに対して直交する方向に設定された進退動作方向Zに沿って突出部材20が進退駆動される構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、進退動作方向Zが操作面11aに対して直交せずに傾斜した方向に設定された構成としても良い。この場合において、例えば上記の実施形態のようにセンターコンソール部にタッチパッド10が略水平に配置されている場合には、進退動作方向Zを運転席側に傾斜させて設定しても好適である。
(7)上記の実施形態では、操作面11aに接触又は近接する被検知物Dを検知可能な静電容量式のタッチパッド10を用いた構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、静電容量式のタッチパッド10に代えて抵抗膜式のタッチパッド10を利用しても良い。また、操作面11aに接触する被検知物Dを検知可能な感圧式のタッチパッド10を利用しても良い。
(8)上記の実施形態では、突出状態検知部56が、位置センサから取得される情報に基づいて各突出部材20の実際の突出ステータスを検知する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば突出状態検知部56を、駆動機構30に備えられる圧電素子31の特性を利用し、圧電素子31をセンサ素子として用いて構成することも可能である。上述したように、突出制御部52が突出部材20を進退駆動する際、所定時間経過後に電圧印加が停止される。そのため、その後、突出部材20及び連結部材33を介して圧電素子31に加えられる外力(ユーザーによる押込力)を電気信号として検知可能に構成することで、ユーザーによる突出部材に対する操作(押込操作)を検知可能な構成を実現し得る。そして、その検知された押込操作と、ステータス判定部51により判定される各突出部材20の突出ステータスとに基づいて、突出状態検知部56が各突出部材20の実際の突出ステータスを検知する構成を実現し得る。すなわち、突出状態にある突出部材20に対応する圧電素子31からの電気信号が検知された場合に、突出状態検知部56はその突出部材20が埋没状態となったと判定する。また、埋没状態にある突出部材20に対応する圧電素子31を振動させ、タイマー等で所定時間の経過が判定された場合に、突出状態検知部56はその突出部材20が突出状態となったと判定する。
(9)上記の実施形態では、操作入力演算部50が各機能部(51〜57)を備えている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、上記の実施形態で説明した機能部の割り当ては単なる一例であり、複数の機能部を組み合わせたり、1つの機能部を更に区分けしたりすることも可能である。
(10)上記の実施形態では、車載用のナビゲーション装置1に対する操作入力を行うための操作入力装置4を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、例えば上記の実施形態において説明したナビゲーション装置1の各構成がサーバ装置と車載端末装置とに分かれて備えられたナビゲーションシステムや、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機、各種機械の制御装置等の他のシステム又は機器も、本発明に係る操作入力装置による操作入力の対象となり得る。
(11)その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、本願の特許請求の範囲に記載されていない構成に関しては、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。例えば、第二状態は、突出部材20の先端部の高さが操作面11a未満の高さであって、操作面11aの以上の高さに制御される状態とされても良い。この場合も、タッチパッド10の操作面11aにおいて、目的地指定可能領域T及び目的地指定不可領域Kの何れか一方に属する突出部材20が第一状態とされ、他方に属する前記突出部材が第二状態とされればよい。つまり、ユーザーが目的地指定可能領域Tおよび目的地指定不可領域Kを感覚的に分かるように出来ればよい。さらに、目的地指定可能領域Tに設定された突出部材20にのみ、この突出部材20及び連結部材33を介して圧電素子31に加えられる外力(ユーザーによる押込力)を電気信号として検知するようにしてもよい。つまり、目的地指定可能領域Tに設定された突出部材20に加えられる外力のみを、ユーザーから入力された外力と判断して、当該入力に対応する制御を実行するようにしてもよい。また、目的地指定不可領域Kに設定された突出部材20には、圧電素子31に加えられる外力を電気信号として検知した場合であっても、ユーザーから入力されたと判断せずにこの入力を無視してもよい。あるいは、この場合にもユーザーから入力されたと判断した上で、目的地指定不可領域Kに設定された突出部材20が押込操作されたことを、ユーザーに報知してもよい。例えば、突出部材20を進退させたり、表示入力装置40を介して画像や音声を提供したりすることによって報知しても良い。