JP6201824B2 - 操作装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像表示部を用いて操作を行うための操作装置に関する。
従来、ディスプレイ等の画像表示部を用いて操作を行うための操作装置が種々知られている。例えば、操作対象の機器に対する指示を入力するための指示部(例えばアイコン)を含んだ画像を画像表示部に表示し、交差する2軸方向に手動操作される操作部(例えば操作ノブ)によって前記画像上でポインタを移動させる装置が知られている。
このような装置では、操作者は、操作部を操作することによって所望の指示部上にポインタを移動させ、その指示部に対応する前記機器のパラメータ等を変更又は決定することができる。この場合、パラメータの変更や決定は、ポインタが特定の指示部上に所定時間以上表示されたときになされてもよく、ポインタが指示部上に表示されている間に操作部が押下されたり捻られたりしたときになされてもよい。
また、このような操作装置では、操作者が所望の指示部上にポインタを移動させるのを容易にするため、種々の工夫がなされている。例えば、モータ等によって操作部の動きに反力(操作反力)を付与し、ポインタをそのポインタに近接するアイコンの中心に引き込むように制御することが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2005−250983号公報
ここで、所望の指示部上にポインタを表示してその指示部に対応するパラメータ等を変更又は決定する操作装置では、パラメータ等の変更又は決定がなされたことを、操作部を振動させることによって操作者に知らせることが考えられる。特に、自動車のドライバによって操作される車載型操作装置では、このように操作部の振動を利用することにより、ドライバが画像表示部を見なくてもそのドライバにパラメータ等の変更又は決定がなされたことを知らせることが可能となる。
ところが、ポインタが指示部の端に表示されているとき、操作部に振動として最初に付与される力の方向が、ポインタが指示部の中心から離れる操作方向であると、振動が加わった瞬間にポインタが指示部上から外れてしまう場合がある。その場合、当該指示部を用いた変更等を継続するためには、操作者はもう一度ポインタを前記指示部上に移動させなければならない。また、ポインタが有効でない指示部上に表示されている場合などは、逆に、操作部に振動を加えてポインタを当該指示部上から外れるようにすることも考えられる。さらに、ポインタが表示された指示部が、画像表示部にポインタとは別に表示された特定表示を移動又は伸縮させるためのものである場合、特定表示が移動又は伸縮する方向と、操作部に振動として最初に付与される力の方向とが一致しているのが望ましい。
しかしながら、特許文献1には、操作部に振動を付与することすら開示されていない。すなわち、従来は、操作部に振動として最初に付与される力の方向を制御することについて検討がなされていなかった。
そこで、本発明は、ポインタが表示された指示部に対応する指示の内容や、当該指示部とポインタとの位置関係に応じて、操作部に加わる振動として最初に付与される力の方向を適切に制御可能な操作装置を提供することを目的としてなされた。
前記目的を達するためになされた本発明の操作装置では、画像表示部は、操作対象の機器に対する指示を入力するための指示部を含んだ画像を表示する。操作部は、交差する2軸方向に操作者によって手動操作され、その操作状態を操作状態検出部が検出する。ポインタ表示部は、画像表示部を制御することにより、画像表示部が表示する前記画像上の、前記操作状態検出部が検出した操作状態に応じた位置に、ポインタを表示する。
また、方向決定部は、ポインタが指示部上に表示されているとき、当該指示部と前記ポインタとの位置関係又は当該指示部に対応する指示の内容に基づき、振動付与部により操作部に振動として最初に付与される力の方向を決定する。このため、本発明では、ポインタが表示された指示部に対応する指示の内容や、当該指示部とポインタとの位置関係に応じて、操作部に加わる振動として最初に付与される力の方向を適切に制御することができる。
なお、本発明において、前記ポインタが前記指示部上に表示されているとき、前記方向決定部は、前記ポインタが前記指示部の中心に近づく操作方向に、前記力の方向を決定してもよい。その場合、振動によってポインタが指示部上から外れてしまうのを良好に抑制することができる。
また、本発明において、前記ポインタが前記指示部上に表示されているとき、前記方向決定部は、前記ポインタが前記指示部の中心から離れる操作方向に、前記力の方向を決定してもよい。その場合、操作部に振動を加えることによって、ポインタを指示部上から外すことができる。
また、本発明において、前記指示部は、前記画像表示部に前記ポインタとは別に表示された特定表示を移動又は伸縮させるための指示を入力するための指示部であり、前記ポインタが前記指示部上に表示されているとき、前記方向決定部は、特定表示が移動又は伸縮する方向に、前記力の方向を決定してもよい。その場合、操作部に加わる振動として最初に付与される力の方向を参照することにより、操作者は、画像表示部を見なくても特定表示が移動又は伸縮する方向を知ることができる。
本発明の第1実施形態が適用された車両の要部構成を表す模式図である。 その車両における操作デバイスの構成を表す斜視図である。 その車両における制御系の一部を表すブロック図である。 その制御系がディスプレイに表示する画像の一例を表す説明図である。 前記操作デバイスの振動時に付与される反力の波形を表す説明図である。 その操作デバイスの振動形態による課題と効果とを表す説明図である。 前記制御系で実行される処理を表すフローチャートである。 第2実施形態の操作デバイスの構成を模式的に表す斜視図である。 その操作デバイスの振動形態による課題と効果とを表す説明図である。 その操作デバイスの他の振動形態を表す説明図である。
[第1実施形態の構成]
次に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。図1に示すように、第1実施形態の操作装置は、車両1の車室3の内部に設けられたディスプレイ10と遠隔操作装置20とを備えている。ディスプレイ10は、ダッシュボード9の上面又は前面に設けられて、ドライバDに各種情報を表示する。遠隔操作装置20は、操作デバイス30と操作制御部40とを備えている。操作デバイス30は、コンソール34の上面に設けられた被取付面35に取り付けられ、次のように構成されている。
図2に示すように、操作デバイス30は、操作ノブ31とタッチパッド32と決定ボタン33とを、各種入力のために備えている。なお、以下の説明において、ドライバDから見た前後左右上下の方向を装置の前後左右上下の方向として説明する。また、図2に示すように、右方向を+X、左方向を−X、前方向を+Y、後方向を−Y、上方向を+Z、下方向を−Zとした3次元の直交座標系を用いて説明する場合がある。被取付面35のうち操作ノブ31を支持する部分は、XY平面と平行な平面状に構成されている。
操作ノブ31は、Z軸と平行な中心軸を有する円板状に構成され、その中心軸回りに回転可能に構成されている。また、操作ノブ31は、被取付面35の下方に設けられたスライド機構36(図3参照)によって、XY方向(すなわち前記回転の軸に直交する2軸方向)にスライド可能に構成されている。なお、スライド機構36としては、周知の種々の機構が適用可能であるが、例えば、特開2005−250983号公報に開示された機構が適用可能である。
また、操作デバイス30は、被取付面35における操作ノブ31を支持する部分よりも後方から操作ノブ31の上方まで延出する延出部37を備えており、その延出部37の上面37Aに、タッチパッド32と決定ボタン33とが設けられている。なお、決定ボタン33は、タッチパッド32の前方に設けられている。延出部37及び操作ノブ31は、延出部37に上方から掌を当てて、親指と人差し指とで操作ノブ31を左右両側から摘むことができる程度の大きさに構成されている。
図3は、車両1の制御系のうち、操作ノブ31とディスプレイ10とに関連する部分を抜粋して示している。また、図3には、各部の電気的な接続関係が実線の矢印で示されているが、一部の機械的な接続関係も破線の矢印で示されている。図3に示すように、操作ノブ31をXY方向にスライド可能に支持するスライド機構36には、X軸方向,Y軸方向それぞれに反力を加える一対のモータ38が設けられている。このため、操作ノブ31には、XY平面に沿った360°どの方向へも反力が付与可能である。なお、このように操作ノブ31に反力を付与する機構としては、周知の種々の機構が適用可能であるが、例えば、特開2005−250983号公報に開示された機構が適用可能である。
また、操作ノブ31には、その回転(すなわちドライバDによる捻り)を検出する回転センサ39が設けられている。そして、回転センサ39の検出信号及び一対のモータ38の駆動量は操作制御部40に入力され、操作制御部40によって一対のモータ38が駆動される。
操作制御部40は、一対のモータ38を駆動するモータドライバ41と、その駆動量に基づいて操作ノブ31のXY方向の位置座標を検出する位置検出部42と、回転センサ39の検出信号に基づいて操作ノブ31の回転角を検出する回転検出部43とを備えている。この操作制御部40は、CPU,ROM,RAMを備えたマイクロコンピュータとして構成され、さらに、インタフェース(I/F)45を介してCANバス50との通信を行う通信制御部46も備えている。
ディスプレイ10は、画像を表示するLCDモニタ11と、そのLCDモニタ11における表示状態を制御する表示制御部15とを備えている。表示制御部15も、CPU,ROM,RAMを備えたマイクロコンピュータとして構成され、LCDモニタ11を駆動するディスプレイドライバ16と、インタフェース(I/F)17を介してCANバス50との通信を行う通信制御部18とを備えている。
[第1実施形態における制御]
図4は、LCDモニタ11に表示される画面の一例を表している。この画面は、車室3内の空調に関する設定を行うための画面である。この画面は、丸い形状をした3つの丸アイコン63,64,65と、四角い形状をした5つの角アイコン67と、ポインタ69とを備えている。丸アイコン63は、運転席側の室温を設定するための指示部である。丸アイコン64は、風力を設定するための指示部である。丸アイコン65は、助手席側の室温を設定するための指示部である。角アイコン67は、エアコンのオン/オフや、空気の吹出口を設定するための指示部である。ポインタ69は、位置検出部42が検出した操作ノブ31の位置に対応するLCDモニタ11上の位置に表示される。
操作ノブ31がXY方向に手動操作されることによってポインタ69が丸アイコン63,64,65のいずれかの上に表示された状態で、操作ノブ31が回転されると、その丸アイコン63,64,65のいずれかに対応する数値又はレベルが調整可能となる。例えば、ポインタ69が丸アイコン63の上に表示された状態で操作ノブ31が回転されると、その丸アイコン63の中心に数字で表示された運転席側室温の設定値が変化する。なお、図4の例では、温度を華氏で表示している。ポインタ69が丸アイコン65の上に表示された状態で操作ノブ31が回転されると、同様に助手席側室温の設定値が変化する。ポインタ69が丸アイコン64の上に表示された状態で操作ノブ31が回転されると、風力レベルの設定値が変化する。
ここで、操作ノブ31の回転に応じてこのように各種設定値が変化されたとき、一対のモータ38を駆動して操作ノブ31に振動を付与することが考えられる。そのような制御が実行されれば、ドライバDはディスプレイ10を見なくても、設定値が変化したことを知ることができる。また、このような振動は、例えば、一対のモータ38を介して、操作ノブ31に図5に示すような三角波状の反力(操作反力)Fを付与する処理と、その操作ノブ31を元の位置に戻す処理とを繰り返し実行することによって与えられる。
しかしながら、その場合、反力Fの付与方向が無作為に決定されると、次のような課題が発生する。例えば、図6(A)に示すように、ポインタ69が丸アイコン63の右端付近にあるときに、右方向(+X方向)に反力Fが付与されると、図6(B)に示すようにポインタ69が丸アイコン63から外れてしまう場合がある。特に、操作ノブ31を捻る力がドライバDの指から加わっている場合は、その指から加わる力との相乗効果によって、ポインタ69が丸アイコン63から外れやすくなる場合がある。なお、図6では、説明の便宜上、ディスプレイ10における表示に対して反力Fを図示したが、実際には、その表示に対応する方向に操作ノブ31に対して反力が付与されることはいうまでもない(以下同様)。
このように、反力Fが付与されたことによってポインタ69が丸アイコン63から外れると、丸アイコン63を用いた設定値の変更操作を継続したい場合は、ドライバDはもう一度ポインタ69を丸アイコン63の上へ移動させなければならない。そこで、本実施形態では、操作制御部40が次の図7に示す処理を実行することにより、図6(C),(D),(E)に示すように、反力Fの付与方向が常に丸アイコン63(他の丸アイコン64,65であってもよい)の中心を向くように制御している。
なお、図7の処理は、LCDモニタ11にポインタ69が表示されている間、操作制御部40のCPUによって、同じく操作制御部40のROMに記憶されたプログラムに基づいて繰り返し実行される処理である。この処理では、先ず、S1(Sはステップを表す:以下同様)にて、位置検出部42を介して検出された操作ノブ31の位置に対応するLCDモニタ11上の位置に、ポインタ69を表示する周知の処理がなされる。続くS3では、操作ノブ31が回転操作されたことが回転検出部43を介して検出されたか否かが判断される。回転操作が検出されていない場合は(S3:N)、処理は前述のS1へ移行する。
一方、回転操作が検出された場合は(S3:Y)、処理はS5へ移行する。S5では、ポインタ69により選択されたボタン(図4の例では丸アイコン63〜65のいずれか)の中心座標と、ポインタ69が指示するポインティング座標とが比較される。続くS7では、反力の付与方向が、前記ポインティング座標が前記中心座標に向かって移動する操作方向に決定される。
続くS9では、反力の付与を指示する反力付与信号を操作制御部40が受信したか否かが判断される。この反力付与信号は、前述のように設定値が変化した場合など、何らかの告知をドライバDに対して行いたい場合に、本処理とは別の処理によって発生される。この反力付与信号は、例えば、表示制御部15において発生され、CANバス50を介して操作制御部40に送られてもよい。
反力付与信号が受信されていない場合は(S9:N)、処理は前述のS1へ移行し、反力付与信号が受信された場合は(S9:Y)、処理はS11へ移行する。S11では、S7にて決定された方向に反力が付与される。続くS13では、ポインタ69が反力付与前の位置へ戻るように操作ノブ31を移動させる処理が実行されて、処理は前述のS1へ移行する。なお、S13にて操作ノブ31に付与される力は、前記反力に比べて極めて弱いものでよい。また、操作ノブ31がドライバDの指でしっかりと支持されることにより、前記反力が付与されてもほとんど操作ノブ31が移動されていない場合は、S13では実質的に操作ノブ31の移動処理がなされない場合がある。
[第1実施形態の効果]
以上の処理が実行されることにより、例えば図4に示した画面の場合、図6(C),(D),(E)に示すように、反力Fの付与方向が常に丸アイコン63(他の丸アイコン64,65であってもよい)の中心を向くように制御される。このため、本実施形態では、反力Fの付与によって操作ノブ31に振動が付与されても、ポインタ69が現在表示されているボタン(図4の例では丸アイコン63〜65のいずれか)から、そのポインタ69が外れてしまうのを良好に抑制することができる。
また、本実施形態の操作ノブ31は、Z軸回りに回転可能で、操作ノブ31を捻る操作がなされているときに、前述のように設定値が変化して振動が付与される(S9)。操作ノブ31を捻る力がドライバDの指から加わっているときは、前述のようにポインタ69が丸アイコン63等から外れやすくなる場合があるが、本実施形態では、前述のように反力の付与方向を制御することでそのような課題も解決することができる。従って、本実施形態では、発明の効果が一層顕著に表れる。
[第2実施形態]
第2実施形態の操作装置は、第1実施形態における操作デバイス30を、図8に示す操作デバイス130に置き換えたものである。この操作デバイス130の操作ノブ131は、レバー132を介して被取付面35上に設けられている。この操作ノブ131は、XY方向に移動可能に設けられているが、Z軸回りに回転せず、タッチパッド32や決定ボタン33も備えていない。この操作ノブ131は、被取付面35方向に押下することで、設定値の変更等を指示することができる。また、本実施形態でも、第1実施形態と同様の処理が実行されるが、図7におけるS3の処理は操作ノブ131が押下されたか否かの判断に置き換えられ、S7における反力の付与方向決定は次のようになされる。
図9(A),(B)は、複数のLED160を横一列に並べてなるバー表示162がLCDモニタ11(図3参照)になされ、そのバー表示162の両端にアイコン163,165が表示された例を表している。
バー表示162の右側のアイコン163は、図9(B)に示すようにポインタ169がそのアイコン163の上に表示された状態で、操作ノブ131が押下されたとき、LED160のうちの発光しているLED160Aの位置を右方向(+方向)に順次移動させるものである。この移動によって、設定値が順次増加される。
バー表示162の左側のアイコン165は、図9(A)に示すようにポインタ169がそのアイコン165の上に表示された状態で、操作ノブ131が押下されたとき、LED160のうちの発光しているLED160Aの位置を左方向(−方向)に順次移動させるものである。この移動によって、設定値が順次減少される。このようにして発光しているLED160Aの位置の位置が移動すると、反力付与信号が受信されて(S9:Y)、操作ノブ131に振動が付与される(S11,S13)。
ここで、図9(C),(D)に示すように、操作ノブ131にS11にて反力Fが付与される方向が左右のいずれにも確定していないと、ドライバDは、操作ノブ131の振動だけからは発光しているLED160Aの移動方向が判断できない。
これに対して、本実施形態におけるS7では、図9(E)に示すように、ポインタ169がアイコン165の上に表示された状態で操作ノブ131が押下されると、反力Fの付与方向が左方向に決定される。また、図9(F)に示すように、ポインタ169がアイコン163の上に表示された状態で操作ノブ131が押下されると、反力Fの付与方向が右方向に決定される。すなわち、図9(A)又は図9(B)の表示がなされているとき、S7では、反力Fの付与方向が、発光しているLED160Aの移動方向と一致するように決定される。このため、ドライバDは、ディスプレイ10を見なくても、発光しているLED160Aの移動方向を知ることができる。
なお、このような制御は、LED160が図9(A),(B)に示すように離散的に設けられた場合に限らず、LEDが連続的に棒状に設けられて棒グラフが伸縮する場合にも、同様に実施することができる。
また、図10(A)は、この実施形態における他の画面を表している。図10(A)に示す画面では、LCDモニタ11(図3参照)に設定値を数字で表示する数字表示部262が表示され、その左右両側にアイコン263,265が表示される。右側のアイコン263は、設定値(数字)を増加させるためのアイコンで、ポインタ169がそのアイコン263の上に表示された状態で操作ノブ131が押下されると、数字表示部262に表示された設定値が増加する。左側のアイコン265は、設定値(数字)を減少させるためのアイコンで、ポインタ169がそのアイコン265の上に表示された状態で操作ノブ131が押下されると、数字表示部262に表示された設定値が減少する。以下、数字表示部262に表示可能な設定値の上限が90である場合を例にとって説明する。
図10(A)に示すように、数字表示部262に表示された設定値が上限未満の85である場合に、ポインタ169がアイコン263の上に表示された状態で操作ノブ131が押下されると、数字表示部262に表示された設定値が増加する。このとき、操作ノブ131には特に振動は付与されなくてもよく、第1実施形態と同様にポインタ169をアイコン263の中心に移動させる方向に反力Fが付与されてもよい。
図10(B)に示すように、数字表示部262に表示された設定値が上限の90である場合は、ポインタ169がアイコン263の上に表示された状態で操作ノブ131が押下されても、その押下は無効である。このとき、操作ノブ131に付与される反力の方向はは、ポインタ169がアイコン263の中心から離れる操作方向に決定される(S7)。すると、図10(B)に示すように、操作ノブ131の位置は前記反力が付与されることによってアイコン263に対応する位置からずれ、ポインタ169も、図10(B)に矢印で示すようにアイコン263から外れる。
このため、ドライバDは、ディスプレイ10を見なくても、その時点でポインタ169が配置されているボタン(図10の例ではアイコン263)に対する操作が無効であることを、操作ノブ131に加わる振動に基づいて知ることができる。
なお、前記各実施形態において、丸アイコン63,64,65及びアイコン163,165,263,265が指示部の一例に、ディスプレイ10が画像表示部の一例に、ドライバDが操作者に、操作ノブ31,131が操作部の一例に、位置検出部42が操作状態検出部の一例に、ディスプレイドライバ16及び操作制御部40がポインタ表示部の一例に、一対のモータ38及び操作制御部40が振動付与部の一例に、操作制御部40が方向決定部の一例に、それぞれ相当する。また、操作制御部40の処理のうち、S1の処理がポインタ表示部の一例に、LED160Aが特定表示の一例に、S11,S13の処理が振動付与部の一例に、S7の処理が方向決定部の一例に、それぞれ相当する。
[本発明の他の実施形態]
なお、本発明は前記各実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、前記各実施形態では一対のモータ38を用いて操作ノブ31又は131に反力を付与しているが、ソレノイド等の他のアクチュエータを用いて反力を付与してもよい。また、図7におけるS13の処理は省略されてもよい。その場合、S11による反力付与の処理が繰り返し実行されることにより、操作ノブ31又は131を振動させることができる。また、S11とS13とでは同様の強度の反力が互いに逆方向に付与されてもよく、その場合も、最初に付与される力の方向がS7で決定されることにより前述の効果が生じる。
また、操作ノブ31等の操作部は、XY平面に対して斜めに交差する軸を中心に回転してもよい。また、操作ノブ31,131等の操作部は捩ったり押下したりされなくてもよく、ポインタがアイコン等の指示部上に所定時間表示された場合や、決定ボタン33等の他の操作部が操作された場合に、前記捩り又は押下がなされた場合と同様の処理がなされてもよい。さらに、本発明は、車載型操作装置に限定されるものではなく、種々の分野に適用することができる。
10…ディスプレイ 11…LCDモニタ 15…表示制御部
16…ディスプレイドライバ 20…遠隔操作装置 30,130…操作デバイス
31,131…操作ノブ 38…モータ 39…回転センサ
40…操作制御部 41…モータドライバ 42…位置検出部
43…回転検出部 63,64,65…丸アイコン
69,169…ポインタ 160,160A…LED
163,165,263,265…アイコン D…ドライバ

Claims (5)

  1. 操作対象の機器に対する指示を入力するための指示部(63,64,65,163,165,263,265)を含んだ画像を表示する画像表示部(10)と、
    交差する2軸方向に操作者(D)によって手動操作される操作部(31,131)と、
    前記操作部の操作状態を検出する操作状態検出部(42)と、
    前記画像表示部を制御して、前記画像表示部が表示する前記画像上の、前記操作状態検出部が検出した操作状態に応じた位置に、ポインタ(69,169)を表示するポインタ表示部(16,40,S1)と、
    前記操作部に振動を付与する振動付与部(38,40,S11,S13)と、
    前記ポインタが前記指示部上に表示されているとき、当該指示部と前記ポインタとの位置関係又は当該指示部に対応する指示の内容に基づき、前記振動付与部により前記操作部に前記振動として最初に付与される力の方向を決定する方向決定部(40,S7)と、
    を備えたことを特徴とする操作装置。
  2. 前記ポインタ(69)が前記指示部(63,64,65)上に表示されているとき、前記方向決定部は、前記ポインタが前記指示部の中心に近づく操作方向に、前記力の方向を決定することを特徴とする請求項1に記載の操作装置。
  3. 前記操作部は、前記2軸方向の手動操作に加えて、前記2軸を含む平面に交差する軸を中心として回転させる手動操作も可能に構成され、
    前記振動付与部は、前記ポインタが前記指示部上に表示され、かつ、前記回転させる手動操作がなされた場合、前記ポインタが前記指示部の中心に近づく操作方向に前記振動を付与することを特徴とする請求項2に記載の操作装置。
  4. 前記ポインタ(169)が前記指示部(263,265)上に表示されているとき、前記方向決定部は、前記ポインタが前記指示部の中心から離れる操作方向に、前記力の方向を決定することを特徴とする請求項1に記載の操作装置。
  5. 前記指示部(163,165)は、前記画像表示部に前記ポインタ(169)とは別に表示された特定表示(160A)を移動又は伸縮させるための指示を入力するための指示部であり、
    前記ポインタが前記指示部上に表示されているとき、前記方向決定部は、特定表示が移動又は伸縮する方向に、前記力の方向を決定することを特徴とする請求項1に記載の操作装置。
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