JP5920234B2 - 操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、操作装置に関する。

従来、特許文献１に示すように、操作ノブを手指で掴み所望の向きに傾倒させたり平行移動させたりする揺動操作によって画面上の画像を操作する操作装置が知られている。この操作装置は、操作ノブに操作反力を付与することで、操作者に操作感を与えるように構成されたハプティックデバイスである。

特開２００９−２５５６０９号公報

さて、本願発明者は、このハプティックデバイスの操作ノブの表面にタッチパッドを配置し、このタッチパッドの表面を指先で触れるタッチ入力により、画面上の画像を操作することを検討した。

しかしながら、ハプティックデバイスが起動していないときには、その操作ノブに対して反力が付与されていないため、操作ノブ上のタッチパッドの表面を指先で触れると、操作ノブが揺動し、ぐらついて安定しない。そのため、タッチパッドへの入力の操作性が悪くなる。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、タッチパッドへの入力の操作性向上を図った、操作装置を提供することにある。

本発明は、ユーザが操作する操作ノブ（１３）と、該操作ノブに配置され接触操作を受け付けるタッチパッド（２０）と、タッチパッドへの接触操作に基づいてタッチパッドモードであるか否かを判定する判定手段（５０）と、操作ノブを保持させるノブ保持反力を発生するアクチュエータ（３０）と、判定手段によりタッチパッドモードであると判定された場合に、操作ノブを保持させるようにアクチュエータの駆動を制御する制御手段（５１）と、を備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、タッチパッドに対するタッチパッドモードであると判定手段により判定されると、制御手段は、アクチュエータの駆動を制御して、操作ノブを保持させるノブ保持反力を発生する。その結果、タッチパッドへの接触操作入力を行う際には操作ノブがぐらつくことなく安定するため、タッチパッドへの接触操作入力の実行が行いやすい。

本発明の操作システムの制御ブロック図。 本発明の操作デバイスの構成を示す斜視図。 本発明の操作ノブのタッチパッドモードによる移動前後の位置関係を示す説明図。 本発明の第一実施形態のフローチャートを示す。 本発明の第二実施形態のフローチャートを示す。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。

（第一実施形態）
図１〜４に示す本発明の第一実施形態による操作システム１は、車室内の表示部（図示しない）に表示される表示内容を遠隔操作するためのものである。操作システム１は、操作デバイス１０、タッチパッド２０、アクチュエータ３０、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０等を備える。操作デバイス１０は、車室内のコンソールボックスに組み付けられ、図２に示すように、デバイス本体１１と、デバイス本体１１の上方を覆うケース体１２と、ケース体１２の開口１６からユーザが直接触れて操作することができるように露出して配置された操作ノブ１３とを備えている。操作ノブ１３には、ユーザの手指６０で触れられて入力されるタッチパッド２０が搭載されている。ここで、第一実施形態及び第二実施形態における手指６０は、請求項の入力操作体に相当する。また、第一実施形態及び第二実施形態における操作ノブ１３の固定とは、請求項の操作ノブ１３の保持に相当する。さらに、第一実施形態及び第二実施形態におけるノブ固定反力とは、請求項のノブ保持反力に相当する。

デバイス本体１１は、ＥＣＵ４０に接続されていて、操作ノブ１３の揺動操作及び押動操作に対応した操作信号をＥＣＵ４０に送信する。ケース体１２は、略流線形状をなし、その中央部から後部に渡る部位が自然に置かれた左手を載置するためのパームレスト部１２ａとされている。

操作ノブ１３は、前後左右の揺動操作時にアクチュエータ３０により反力を発生させるように構成されている。以下、前後方向（図３の矢印Ｆ―Ｂ）への揺動モデルを一例として操作デバイス１０の構成を示す。操作ノブ１３は、その裏面部を基端として略鉛直方向に延び出すシャフト部１４、及びシャフト部１４の中間部にて車両左右方向（車幅方向）に延び出す揺動軸１５を介してケース体１２に連結されており、揺動軸１５の軸周りに前後方向に揺動可能、かつシャフト部１４の軸方向に移動可能とされている。操作ノブ１３は、ユーザにより揺動操作および押動操作の少なくとも一方が為される。

アクチュエータ３０は、ラックギア３１、ピニオンギア３２、モータ３３及び移動検出部３４を有している。ラックギア３１は、車両前後方向に延び出すようにシャフト部１４の下端部と一体に連結されている。ピニオンギア３２は、モータ３３の駆動軸に固定されており、ラックギア３１とかみ合っている。モータ３３は、デバイス本体１１に内蔵されており、ＥＣＵ４０からの出力指示に応じてピニオンギア３２、ラックギア３１及びシャフト部１４を経て操作ノブ１３に反力を発生させる。移動検出部３４は、円板の回転量及び回転速度から、操作ノブ１３の車両前後方向における移動位置及び移動速度を検出してＥＣＵ４０に出力する。

タッチパッド２０は、操作ノブ１３のうち、ケース体１２の開口１６から露出する露出面の全面を覆うように搭載されている。タッチパッド２０は、接触操作入力をするためのセンサ部と露出面の内部に設けられた検出回路を有している。タッチパッド２０のセンサ部を手指６０にて接触操作することで、センサ部と手指６０との間の静電容量が変化し、この変化は電気信号として検出回路に入力される。

ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、移動検出部３４、タッチパッド２０から入力された情報に基づき、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することで処理を実行する。ＥＣＵ４０は、移動検出部３４からの検出信号をもとにモータ３３の駆動を制御する。ＥＣＵ４０は、検出回路により検出されたタッチパッド２０への手指６０の接触状態に応じて、タッチパッドモード又はノブモードのいずれかのモードであるかを判定する。なお、前記制御を実行している時のＥＣＵ４０は、「制御手段５１」に相当し、前記判定を実行している時のＥＣＵ４０は、「判定手段５０」に相当する。タッチパッドモードとは、タッチパッド２０への接触操作入力を要求するモードで、例えばひらがな、カタカナの入力等、細かい指示の必要な接触操作入力に適したモードである。また、ノブモードとは、操作ノブ１３による操作を要求するモードで、表示画面の上下方向または左右方向の選択など、タッチパッドモードと比較して大まかな操作に適したモードである。これら二つのモードを使い分けることで、汎用性の高い入力装置を実現している。

以下、図４に示すフローチャートに基づいてＥＣＵ４０による制御について詳細に説明する。車両のイグニッションスイッチのＯＮ切替後に移行するＳ１０１では、操作ノブ１３（タッチパッド２０）にユーザの手指６０が接触したか否かを検出する。Ｓ１０１で肯定判定がなされると、Ｓ１０２に移行し、否定判定がなされると、Ｓ１０７へ移行する。Ｓ１０２では、検出回路により検出された手指６０の本数が二本以下であるか否かを判定し、肯定判定がなされる（タッチパッドモードであると判定される）と、Ｓ１０３へ移行し、否定判定がなされる（ノブモードであると判定される）と、Ｓ１０６へ移行する。タッチパッド２０の一点または二点の接触により変化した静電容量を一点または二点の座標位置にて検出し、この座標位置が特定されると、上記の肯定判定がなされる。

タッチパッドモードであると判定され、Ｓ１０３へ移行すると、アクチュエータ３０により「規定の位置」まで操作ノブ１３を移動させる。（例えば、図３の二点鎖線で示す位置まで移動させる。）ここで、既に操作ノブ１３が「既定の位置」である場合は、操作ノブ１３を移動させない。次に移行するＳ１０４では、操作ノブ１３を固定するノブ固定反力をモータ３３へ印加する電圧の制御により発生させる。ノブ固定反力により、ユーザの操作では移動しにくい状態で操作ノブ１３は固定される。そして、Ｓ１０５へ移行し、タッチパッド２０への接触操作入力機能をＯＮする。

また、ノブモードであると判定され、Ｓ１０６へ移行すると、ユーザの操作ノブ１３に対する操作に応じたノブ反力をモータ３３へ印加する電圧の制御により発生させる。ここで、ノブ反力とは、操作ノブ１３を固定するノブ固定反力よりも小さい反力であって、ユーザが操作ノブ１３をなめらかに操作できるようにするために発生させる反力である。アクチュエータ３０は、ユーザの操作により加える力とは反対向きにノブ反力を発生させる。また、アクチュエータ３０は、ユーザの加える力よりもやや小さい大きさのノブ反力を発生させる。

さらに、Ｓ１０１で否定判定がなされ、Ｓ１０７へ移行すると、タッチパッドモード及びノブモードは、いずれも解除される。ここでいう解除とは、タッチパッド２０及び操作ノブ１３への通電を遮断することである。また、タッチパッドモードがＯＮされているときは、ノブモードはＯＦＦとなっており、ノブモードがＯＮされているときは、タッチパッドモードはＯＦＦとなる。

以上に説明した本実施形態では、要するに、以下に列挙する特徴を備える。そして、それらの各特徴により以下に説明する作用効果が発揮される。

＜特徴１＞
タッチパッド２０に対するピンチイン、ピンチアウトの操作の準備のために２本指を該タッチパッド２０に触れることで、制御手段５１は、タッチパッドモードであると判定し、アクチュエータ３０の駆動を制御して、操作ノブ１３を固定させるノブ固定反力を発生させる。その結果、ユーザがタッチパッド２０に対してピンチイン、ピンチアウトの接触操作入力を行う際に、タッチパッド２０が動いてしまうことがなく、従ってタッチパッド２０への接触操作入力を容易に行うことができる。

＜特徴２＞
第一実施形態によると、アクチュエータ３０は、ノブモード判定時において操作ノブ１３に、操作に応じてノブ反力を発生させる。これによれば、ノブモードとタッチパッドモードそれぞれに対して同じアクチュエータ３０によって、反力を発生させることができる。その結果、揺動操作および押動操作の少なくとも一方が為される操作ノブ１３の操作に必要な反力を発生させるアクチュエータ３０を用いて、タッチパッドモードを実現できるため、ロック機構など他の装置を用いることなく、操作ノブ１３に搭載されたタッチパッド２０を使いやすくすることができる。

＜特徴３＞
第一実施形態では、タッチパッドモードであると判定されると、操作ノブ１３は、アクチュエータ３０により既定された位置まで移動後、固定される。そのため、その規定の位置をユーザの体格、好みに対応する設定することで、タッチパッド２０に対する接触操作入力の操作性を向上することができる。

＜特徴４＞
第一実施家形態によれば、アクチュエータ３０は、ユーザにより予め設定された位置で操作ノブ１３を固定するため、体格や嗜好がそれぞれ違うユーザごとに、操作ノブ１３を固定する位置を設定可能である。そのため、ユーザの体格や嗜好に合わせてタッチパッド２０への入力の操作性を向上させることができる。

（第二実施形態）
図５に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態では、Ｓ１０２でタッチパッドモードであると判定されると、Ｓ２０３へ移行する。Ｓ２０３では、アクチュエータ３０によりタッチパッド２０の入力面がユーザの側へ傾けられた位置（「既定の位置」）へ操作ノブ１３は移動される。

ここまで説明した第二実施形態によると、アクチュエータ３０は、タッチパッド２０の入力面をユーザの側へ傾けた位置で固定するので、ユーザの操作するもしくは手指６０をタッチパッド２０の入力面へ近づけやすい状態でタッチパッド２０への入力を行うことができる。そのため、タッチパッド２０への接触操作入力の操作性をより向上させることができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

第一実施形態及び第二実施形態において、手指６０は、請求項における入力操作体であるとしたが、手指６０のみならずタッチペン等を入力操作体としてもよい。また、第一実施形態及び第二実施形態においてアクチュエータ３０は、車両前後方向へ操作ノブ１３を移動させるとしたが、左右方向及び斜め方向に移動させるとしてもよく、その場合のアクチュエータ３０は、記載した構成（ラックギア３１、ピニオンギア３２等）に限定されない。

さらに、第一実施形態及び第二実施形態において、タッチパッド２０の静電容量変化により入力が検出されるとしたが、抵抗膜方式等の他の方式を用いたものであってもよい。第二実施形態において、「既定の位置」とは、タッチパッド２０の入力面をユーザ側に傾けた位置としたが、ここでいうユーザは運転者でもよいし、助手席乗員等他の乗員であるとしてもよい。さらに、第一実施形態及び第二実施形態において、操作ノブ１３は固定されると記載したが、操作ノブ１３は、完全に固定されなくて、わずかに動くものとしてもよい。

また、第一実施形態および第二実施形態のＳ１０３において、操作ノブ１３の規定の位置を変更するよう、ユーザにより設定できるようにしてもよい。これにより、ユーザの体格や嗜好に合わせてタッチパッド２０への接触操作入力の操作性をより一層向上させることができる。

第一実施形態及び第二実施形態において、制御手段５１は、ユーザの操作ノブ１３に対する操作に応じたノブ反力を発生させるとしたが、移動検出部３４により検出された操作ノブ１３の移動速度に応じてノブ反力の大きさを変更するとしてもよい。加えて、第一実施形態及び第二実施形態において、制御手段５１は、モータ３３へ印加する電圧の制御によりノブ反力、ノブ固定反力を発生させるとしたが、モータ３３へ通電する電流の制御により発生させるとしてもよい。

また、第一実施形態及び第二実施形態では、タッチパッド２０では、手指６０により細かな指示をするとしたが、例えばなぞって形状を認識する手書き入力等をするものであってもよい。第一実施形態及び第二実施形態では、タッチパッド２０は、操作ノブ１３のケース体１２から露出する露出面の全面を覆っているとしたが、露出面の一部を覆うものであってもよいし、接続されているだけで覆っていないとしてもよい。加えて、第一実施形態及び第二実施形態では、操作システム１は、車室内の表示部に表示される表示内容を遠隔操作するためのものであるとしたが、表示部以外の対象を遠隔操作するためのものであってもよい。また、第一実施形態及び第二実施形態では、操作システム１は、遠隔操作をするものでなくてもよい。さらに、第一実施形態及び第二実施形態では、操作システム１が車両に用いられるものではなくてもよい。

１ 操作システム、１０ 操作デバイス、１３ 操作ノブ、２０ タッチパッド、３０ アクチュエータ、４０ ＥＣＵ、５０ 判定手段、５１ 制御手段、６０ 手指（入力操作体）

Claims (5)

1. ユーザが操作する操作ノブ（１３）と、
   該操作ノブに配置され接触操作を受け付けるタッチパッド（２０）と、
   前記タッチパッドへの接触操作に基づいてタッチパッドモードであるか否かを判定する判定手段（５０）と、
   前記操作ノブを保持させるノブ保持反力を発生するアクチュエータ（３０）と、
   前記判定手段により前記タッチパッドモードであると判定された場合に、前記操作ノブを保持させるように前記アクチュエータの駆動を制御する制御手段（５１）と、を備えることを特徴とする操作装置。
2. 前記判定手段は、前記タッチパッドモードであると判定しない場合には、前記操作ノブによる操作を要求するノブモードであると判定し、
   前記判定手段により前記ノブモードであると判定された場合に、前記アクチュエータは、前記操作ノブに対して、前記操作ノブの操作に応じたノブ反力を発生させることを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
3. 前記アクチュエータは、前記操作ノブを既定された位置まで移動させてから、前記ノブ保持反力を発生することを特徴とする請求項１又は２に記載の操作装置。
4. 前記既定された位置とは、ユーザにより予め設定された位置であることを特徴とする請求項３に記載の操作装置。
5. 前記既定された位置とは、前記タッチパッドの入力面が、ユーザの側へ傾けられた位置であることを特徴とする請求項３に記載の操作装置。

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