JP7207017B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、タッチパッドやタッチパネルのように、指等の操作体による入力操作を可能とする入力装置に関する。

従来の入力装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。この入力装置は、表示装置とは別位置に設けられ、操作面上での指の操作位置を検出するタッチパッドと、この検出結果に基づいて操作面を振動させ、指と操作面との間の摩擦力を制御するアクチュエータと、アクチュエータの作動を制御する制御部とを備える。この入力装置は、表示装置に表示されるアイコン、すなわち操作ボタンに対して、タッチパッド上で、指操作を行うことで、アイコンに対する入力が可能な構成とされる。

タッチパッド上の領域は、表示装置のアイコンに対応する部分がターゲット領域として定義され、当該アイコンの周辺に対応する部分が周辺領域として定義されている。そして、指がタッチパッドの操作面上を移動し、周辺領域以外の領域から、周辺領域を通り、ターゲット領域内に至るときに、制御部は、アクチュエータを作動させ、周辺領域において振動を発生させる。

指が周辺領域以外の領域を移動する際には、制御部は、アクチュエータを作動させない。この場合、操作面における振動の発生がなく、指と操作面との間には所定の摩擦力が発生する。また、指が周辺領域を通過するときには、上記の振動発生によって指と操作面との間にスクイーズ膜と呼ばれる空気膜が発生して、操作面に対する指の摩擦力は、振動を発生させない場合よりも低下する。つまり、振動している操作面における指の移動速度は、振動してない場合よりも大きくなる。その後、指がターゲット内を移動する際、制御部が操作面における振動を発生させないため、指と操作面との間には所定の摩擦力が発生する。

よって、この入力装置は、周辺領域以外から周辺領域を通り、ターゲット領域内に至るように操作者が指操作した場合、周辺領域における摩擦力を低下させ、ターゲット領域内に向けて指が引き込まれるような「引込み感」を操作者に想起させる構成とされている。

特開２０１７－１３００２１号公報

しかしながら、操作者が指操作する際の指の移動速度や摩擦係数は、人それぞれ異なるのに加え、例えば、指操作時の温度や湿度などの環境や、運転中の操作か、急いでの操作か、慣れている操作か等の操作状況によっても異なる。そのため、操作面の振動によって得られる引込み感や、引込み感が得られる周辺領域を通過してターゲット上で指を停止させるまでの時間には、個人差が生じてしまう。その結果、引込み作用の後に指が停止される位置は、ターゲット内の期待された位置、例えば中心位置などに対して、ずれる場合がある。このような場合、操作者が、次の指操作を開始して、次の引込み感が得られるまでの時間が速いまたは遅いといった差、つまり操作感の差が生じてしまう。

本発明の目的は、上記の点に鑑み、引込み感を与えつつも、操作者が指操作した際の操作感の差が従来よりも低減された入力装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の入力装置は、操作者が操作する面である操作面（１１１）を有する操作部（１１０）と、操作面に対する操作体（Ｆ）の操作状態を検出する検出部（１１２）と、検出部によって検出される操作状態に応じて、所定の機器（５０）に対する入力を行う制御部（１３０）と、制御部によって制御され、操作面を振動させる駆動部（１２０）と、を備える入力装置であって、所定の機器は、表示部（５１）を有しており、表示部には、複数の操作ボタン（５２ａ１～５２ａ４）が表示され、表示部上における複数の操作ボタンの選択位置は、操作面上における操作体の座標位置の変化と対応付けされており、制御部は、操作面上における操作体の移動によって、対応する表示部上での操作ボタンの選択位置が、複数の操作ボタンのうち、いずれかの操作ボタン（５２ａ１）から他の操作ボタン（５２ａ２）に移動すると判定したときには、所定時間（ｔ１）だけ駆動部によって、所定の振動を操作面に発生させることで、操作面を、振動が生じていない状態における操作面と操作体との間の摩擦力よりも摩擦力が小さい、第１低摩擦状態とする制御を行い、かつ、検出部が操作体の接触を検出した状態においては、操作者が操作体を動かす前に、駆動部を駆動させ、操作面を第２低摩擦状態とする制御を行い、操作体の移動する速度が大きいほど、所定時間を相対的に短く設定し、第２低摩擦状態における摩擦力は、操作面に振動が生じていない状態における摩擦力よりも小さく、第１低摩擦状態における摩擦力よりも大きい。

これによれば、制御部が、所定の操作が行われたと判定された際に、所定時間だけ駆動部を振動させ、操作面を、操作体との摩擦力が、該操作面に振動が生じていない状態の摩擦力よりも小さくされた第１低摩擦状態とする入力装置となる。そのため、操作面における操作体の位置に関わりなく、操作体が移動するタイミングで、所定時間だけ所定の振動が発生され、操作面を、操作者に引込み感を想起させる第１低摩擦状態とする制御が実行される。よって、操作体の動きに応じて引込み感が得られ、操作者に対して違和感を与えずに、安定した操作感が得られるとの効果が生じる。

また、制御部は、操作面に接触した操作体が動かされる前に、駆動部によって、操作面を、操作体との摩擦力が、該操作面に振動が生じていない状態の摩擦力よりも小さく、かつ、第１低摩擦状態におけるそれよりも大きい、第２低摩擦状態とする。これにより、第１低摩擦状態の後、駆動部を停止させた後の高摩擦状態において、指が止まりにくくなることが抑制され、より安定した操作感が得られる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

車両における入力装置の搭載状態を示す説明図である。 入力装置を示すブロック図である。 第１実施形態における表示画面上の操作ボタンの選択状態を変更する一例を示す説明図である。 図３Ａに対応するタッチパッドでの指の移動状態を示す説明図である。 第１実施形態における制御内容を示すフローチャートである。 第１実施形態の変形例であって、ローテーション操作における表示画面の一例を示す説明図である。 図５Ａに対応するタッチパッドでの指の移動状態を示す説明図である。 第１実施形態の変形例であって、スライダー操作における表示画面の一例を示す説明図である。 図６Ａに対応するタッチパッドでの指の移動状態を示す説明図である。 指をゆっくり動かして表示画面上の操作ボタンの選択状態を変更する一例を示す説明図である。 図７Ａに対応するタッチパッドでの指の移動状態を示す説明図である。 指を速く動かして表示画面上の操作ボタンの選択状態を変更する一例を示す説明図である。 図８Ａに対応するタッチパッドでの指の移動状態を示す説明図である。 第２実施形態における制御内容を示すフローチャートである。 第２実施形態における指の移動速度に対する所定時間の関係の第１の例を示すグラフである。 図１０Ａに対応する移動判定閾値の設定例を示すグラフである。 第２実施形態における指の移動速度に対する所定時間の関係の第２の例を示すグラフである。 図１１Ａに対応する移動判定閾値の設定例を示すグラフである。 第２実施形態における指の移動速度に対する所定時間の関係の第３の例を示すグラフである。 図１２Ａに対応する移動判定閾値の設定例を示すグラフである。 第２実施形態の変形例における指の移動速度に対する摩擦力の関係の第１の例を示すグラフである。 指の移動速度に対する摩擦力の関係の第２の例を示すグラフである。 指の移動速度に対する摩擦力の関係の第３の例を示すグラフである。 第１実施形態での操作面における摩擦力変化の一例を示すグラフである。 第３実施形態での操作面における摩擦力変化の一例を示すグラフである。 第３実施形態における制御内容を示すフローチャートである。 第３実施形態の変形例における制御内容を示すフローチャートである。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
第１実施形態の入力装置１００について、図１～図４を参照して説明する。本実施形態の入力装置１００は、例えば、ナビゲーション装置５０を操作するための遠隔操作デバイスに適用したものである。入力装置１００は、図１に示すように、例えばナビゲーション装置５０と共に、車両１０に搭載されている。

まず、入力装置１００と共に車両１０に搭載されるナビゲーション装置５０について、簡単に説明する。

ナビゲーション装置５０は、地図上における自車の現在位置情報、進行方向情報、あるいは操作者の希望する目的地への案内情報等を表示する航路誘導システムである。ナビゲーション装置５０は、図１に示すように、表示部としての液晶ディスプレイ５１を有している。液晶ディスプレイ５１は、操作者が表示画面５２を視認可能な位置、例えば車両１０のインストルメントパネル１１の車両幅方向の中央部に配置される。

ナビゲーション装置５０は、図１に示すように、入力装置１００に対して別体で形成されており、入力装置１００から離れた位置に設定されている。ナビゲーション装置５０は、例えば、Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋバス（ＣＡＮバス（登録商標））によるＣＡＮ通信で入力装置１００と接続されている。ナビゲーション装置５０は、本発明の所定の機器に対応する。

液晶ディスプレイ５１の表示画面５２には、地図上における自車位置が表示されると共に、図２に示すように、例えばナビゲーション装置５０に対する操作用の各種操作ボタン５２ａ１～５２ａ４が表示される。各種操作ボタン５２ａ１～５２ａ４は、例えば、地図の拡大表示、縮小表示、および目的地案内設定等のために用いられるボタンであり、いわゆる操作アイコンと呼ばれる。以下、各種操作ボタン５２ａ１～５２ａ４を区別するため、第１操作ボタン５２ａ１、第２操作ボタン５２ａ２、第３操作ボタン５２ａ３、第４操作ボタン５２ａ４と称する。

なお、表示画面５２上における各種操作ボタン５２ａ１～５２ａ４の選択位置は、後述する入力装置１００のうち、操作面１１１上における指Ｆの座標位置の変化と対応付けされる。この詳細については、後述する。

（入力装置の構成）
入力装置１００は、図１に示すように、例えば車両１０のセンターコンソール１２にて、アームレスト１３と隣接する位置であって、操作者の手が届き易い範囲に配置される。入力装置１００は、図２に示すように、操作部１１０、駆動部１２０、および制御部１３０等を備える。

操作部１１０は、いわゆるタッチパッドを形成するものであり、例えば操作者の指Ｆ等の操作体によって、ナビゲーション装置５０に対する入力操作を行う部位である。操作部１１０は、操作面１１１、タッチセンサ１１２、および筐体１１３等を有している。

操作面１１１は、例えば、アームレスト１３と隣接する位置で操作者側に露出して、操作者が指操作を行う平面部であり、その表面全体が指の滑りを良くする素材等により構成されている。操作面１１１は、操作者の指操作、例えば、表示画面５２に表示される各種操作ボタン５２ａ１～５２ａ４に対する選択や押込み決定等の所定の操作により、ナビゲーション装置５０への入力が可能な設定とされている。

タッチセンサ１１２は、図２に示すように、操作面１１１の裏面側に設けられた、例えば静電容量式の検出部である。タッチセンサ１１２は、例えば矩形の平板状とされ、操作面１１１に対する操作者の指Ｆによる操作状態を検出する。

タッチセンサ１１２は、例えば、操作面１１１上のｘ軸方向に沿って延びる電極と、ｙ軸方向に沿って延びる電極とが格子状に配列された構成とされ、図２に示すように後述する制御部１３０と接続されている。各電極は、タッチセンサ１１２の表面に近接する操作者の指Ｆの位置に応じて、発生する静電容量が変化し、この発生する静電容量の信号を感度値として制御部１３０に出力する。タッチセンサ１１２の表面は、絶縁材よりなる絶縁シートによって覆われている。なお、タッチセンサ１１２は、上記静電容量式のものに限らず、他の感圧式等、各種タイプのものが使用され得る。

筐体１１３は、図２に示すように、操作面１１１およびタッチセンサ１１２を収容しつつ、これらを支持する部材であり、その底面部に複数の支持部１１３ａが形成されている。支持部１１３ａは、操作面１１１およびタッチセンサ１１２を後述する駆動部１２０により振動可能となるように支持している。筐体１１３は、例えば、その外表面が扁平とされ、センターコンソール１２に設けられた不図示の凹部に配置される。

駆動部１２０は、操作面１１１に対して、直交方向に超音波振動を発生させる部材であり、例えば図２に示すように、タッチセンサ１１２の裏面側の所定位置に設けられる。駆動部１２０は、例えば、接着剤、両面テープ、ネジ部材、あるいは半田付け等の任意の方法によって、タッチセンサ１１２に接合されている。駆動部１２０は、後述する制御部１３０と配線接続されており、制御部１３０により振動発生の制御がなされる。なお、配線としては、超音波振動による振動ストレスを低減するため、例えば、フレキシブル配線が使用され得る。

駆動部１２０は、例えば、超音波振動子が用いられる。超音波振動子は、電圧が印加されると体積が変化する一方、外部から力を受けると電圧を発生するといったピエゾ効果を有する物質、例えば、圧電セラミックス等により形成されている。駆動部１２０は、電極を有しており、この電極に交流電圧が印加されると、圧電効果によって振動する。駆動部１２０の振動周波数は、印加される交流電圧の周波数に相関しており、適宜変更され得る。

制御部１３０は、タッチセンサ１１２から得られる信号に基づいて、駆動部１２０の駆動制御を行うものであり、ＣＰＵ、ＲＡＭ、および記憶媒体等を有している。具体的には、制御部１３０は、タッチセンサ１１２から得られる信号から、操作者の指Ｆの操作状態として、操作面１１１上における指Ｆの接触位置すなわち座標位置や、指Ｆの移動方向、およびその移動距離等を取得する。また、制御部１３０は、指Ｆの操作状態として、操作面１１１上において、いずれかの操作ボタン上での押込み操作の有無等を取得する。そして、制御部１３０は、これらの操作状態に応じて、駆動部１２０による振動の発生状態を制御し、操作面１１１に所定の振動を発生させて、指Ｆに対する引込み制御を実行する構成とされている。

なお、ここでいう「引込み制御」とは、操作者が指Ｆで操作面１１１上における所定の操作を行った際に、操作者に指Ｆに対する引込み感を想起させるために、制御部１３０が行う駆動部１２０の駆動制御を意味する。この詳細については、後述する。

以上が、本実施形態の入力装置１００の基本的な構成である。

（入力装置の作動）
次に、本実施形態の入力装置１００の作動および作用効果について、図３Ａ～図４を参照して説明する。

ここでは、図３Ａ、図３Ｂに示すように、第１操作ボタン５２ａ１を選択していた状態から、操作者の指操作により、第２操作ボタン５２ａ２を選択した状態に変更する操作を行った場合を代表例として説明する。

このとき、操作面１１１上での指操作は、例えば図３Ｂに示すように、「１」～「４」の４つに区分される。

以下、説明の簡略化のため、便宜的に、図３Ｂ中の「１」～「４」に対応する操作を、それぞれ「操作１」、「操作２」、「操作３」、「操作４」と称する。

操作１は、操作面１１１の所定の位置に指Ｆを置き、その後、目的とする領域に向かって動かし始める初期動作に相当する。操作２は、操作１の後、所定の速度で目的とする領域に向けて移動させる動作に相当する。操作３は、操作２の後、目的とする領域に指Ｆを減速させながら近づける動作に相当する。操作４は、操作３の後、操作面１１１のうち目的とする所定位置で指Ｆを完全に停止させている状態に相当する。操作者がこれらの操作１～操作４を行った場合、制御部１３０は、図４に示す制御フローを実行する。

まず、ステップＳ１００で、制御部１３０は、タッチセンサ１１２から出力された信号に基づき、指Ｆの操作面１１１に対するタッチ位置すなわち座標位置を取得する。また、指Ｆが操作面１１１のうち第１操作ボタン５２ａ１に対応する位置をタッチした際、制御部１３０は、表示画面５２上の第１操作ボタン５２ａ１の外周枠部の太さや、操作ボタン自体の色等を強調表示させる制御を行う。

次に、ステップＳ１１０で、制御部１３０は、指Ｆの移動発生の有無を捉えるために、指の移動積算値が予め設定した移動判定閾値を超えたか否かを判定する。ステップＳ１１０で、移動積算値が移動判定閾値を超えたと判定した場合、すなわち肯定判定の場合、制御部１３０は、操作のための指Ｆの移動が発生したとして、処理をステップＳ１２０に移行する。一方、ステップＳ１１０で否定判定の場合、制御部１３０は、処理をステップＳ１００に戻す。

なお、「移動積算値」としては、ステップＳ１００で取得した指Ｆのタッチ座標の変化量が用いられることができる。移動積算値は、例えば、指Ｆによる操作面１１１への接触を検出した際の最初のタッチ座標を初期座標として、当該初期座標を取得した時点から所定の経過時間における初期座標からのタッチ座標の変化量とされ得る。また、「移動判定閾値」とは、操作者が操作面１１１上において指Ｆを移動させたか否かを判定するために用いられる閾値であり、所定の値が設定される。

ステップＳ１２０では、制御部１３０は、図３Ｂ中の「操作１」に対応する表示ボタンの遷移処理を行う。つまり、制御部１３０は、図３Ａに示すように、操作ボタンに対する選択状態の表示を、第１操作ボタン５２ａ１が強調された状態から、指Ｆの移動方向側に対応する方向側にある第２操作ボタン５２ａ２が強調された状態に変更する。

次に、ステップＳ１３０で、制御部１３０は、図３Ｂ中の「操作２」に対応する振動発生の処理を行う。ここでは、制御部１３０は、予め定めた所定時間ｔ１だけ、駆動部１２０を作動させることによって、操作面１１１に所定の振動、例えば超音波振動を発生させる。

具体的には、制御部１３０によって、駆動部１２０が作動されると、超音波振動によって、操作面１１１と指Ｆとの間に空気層が形成されて、操作面１１１と指Ｆとの間の摩擦力が低減される。よって、指Ｆには、第２操作ボタン５２ａ２に向けてあたかも引込まれるような引込み感が得られる形となる。言い換えると、制御部１３０は、駆動部１２０を作動させて、所定時間ｔ１だけ操作面１１１と指Ｆとの間を低摩擦状態とする制御を行う。所定時間ｔ１は、確実な引込み感が得られるような時間として予め設定されている。所定時間ｔ１が経過すると、制御部１３０は、処理をステップＳ１４０に進める。

ステップＳ１４０では、制御部１３０は、図３Ｂ中の「操作３」に対応して、低摩擦振動解除の処理、すなわち駆動部１２０の駆動を停止させる処理を行う。つまり、制御部１３０は、操作面１１１と指Ｆとの間を低摩擦状態からもとの高摩擦状態に戻し、予め定めた所定時間ｔ２だけ、ウエイト状態とする。所定時間ｔ２は、指Ｆが安定して停止するまでの時間として予め設定されている。そして、制御部１３０は、図３Ｂ中の「操作４」に対応する座標位置変更を行う。つまり、制御部１３０は、操作面１１１上の指Ｆの座標位置を、第１操作ボタン５２ａ１に対応する位置から、第２操作ボタン５２ａ２に対応する位置、例えば、第２操作ボタン５２ａ２の中心位置などに決定して変更する。

そして、ステップＳ１５０で、ステップＳ１１０において算出した指Ｆの移動積算値をリセットして、ステップＳ１００に戻る。

以上のように、本実施形態では、制御部１３０は、操作面１１１における指Ｆの位置に関わりなく、指Ｆが移動するタイミングで、所定時間ｔ１だけ所定の振動、例えば超音波振動を発生させる引込み制御を実行する。よって、操作者が指Ｆの動きに応じて引込み感が得られるため、操作者に対して違和感を与えずに、安定した操作感が得られる入力装置となる。

また、操作面における指の位置に対応して振動制御を行う、従来の入力装置では、停止した指の位置がターゲット内、かつ周辺領域に近接した部分の場合、わずかな指の動きに伴って、振動が発生する、または停止するといった不安定な状態が発生し得る。

しかしながら、本実施形態では、制御部１３０が、操作面１１１上の指Ｆの位置ではなく、指Ｆが移動するタイミングに対応して引込み制御を行うため、上記のような不安定な状態となることが抑制される。

さらに、制御部１３０は、所定時間ｔ１経過後に、超音波振動の発生を停止して、所定時間ｔ２だけ、ウエイト状態とし、その後に、操作面１１１上における指Ｆの座標位置の変更を行う。そのため、指Ｆが操作面１１１のうち狙った操作ボタン、例えば第２操作ボタン５２ａ２に対応する領域を通り過ぎることを防止できる。

なお、上記の制御は、図３Ａ、図３Ｂの一例に限られず、各種操作ボタン５２ａ１～５２ａ４のうちいずれか１つの選択状態から、操作者の操作面１１１における指操作により、他の操作ボタンを選択状態にする場合についても同様に行われる。

また、上記した「低摩擦状態」および「高摩擦状態」は、あくまで相対的なものである。つまり、「低摩擦状態」とは、駆動部１２０を駆動させることにより操作面１１１と指Ｆとの間の摩擦力が、駆動部１２０を駆動させていない状態よりも低下した状態と意味する。そして、「高摩擦状態」とは、駆動部１２０を駆動させていない状態を意味する。

（第１実施形態の変形例）
図４のステップＳ１２０は、ステップＳ１１０と、ステップＳ１５０の間であれば、どのステップ位置に設けてもよい。

また、制御部１３０は、所定時間ｔ１の後に、駆動部１２０によって、指Ｆに対してクリック感を与えるための、所定の振動とは別の振動（超音波振動とは別の振動）を発生させるようにしてもよい。これにより、操作者は、クリック感によって、指Ｆが操作ボタン５２ａ１～５２ａ４のいずれか１つから他の操作ボタンに引込みされたことを明確に認識することができる。

また、制御部１３０は、所定時間ｔ１の後に、指Ｆの操作面１１１に対する押圧力に応じて移動後の他の操作ボタン５２ａ２に対応する操作面１１１上における指Ｆの座標位置を決定するようにしてもよい。例えば、押圧力が一定値以下になったら、あるいは、押圧力の変化が一定値以上になったら、新たな座標位置の決定をする。具体的には、タッチセンサ１１２から得られる静電容量の信号から、操作面１１１に対して直交する方向の力、すなわち押圧力を算出し、この力の変化量に基づいて、移動後の指Ｆの座標を決定してもよい。この押圧力は、指Ｆを移動させている状態では、その変化量が大きくなり、指Ｆを操作面１１１上で静止させている状態では、その変化量が小さくなる。つまり、指Ｆによる押圧力の変化量、すなわち荷重の変化量が所定以下となった場合、指Ｆが操作面１１１上で静止状態であるとして、移動後の指Ｆの座標を決定してもよい。これにより、より正確な座標位置の決定が可能となる。

また、上記第１実施形態の入力装置は、例えば、図５Ａ、図５Ｂに示すように、表示画面５２の操作スイッチ５２ｂ１、例えば車高調整スイッチに対して、ローテーション操作を行う場合にも適用され得る。さらに、上記第１実施形態の入力装置は、図６Ａ、図６Ｂに示すように、表示画面５２の操作スイッチ５２ｂ２、例えば車速調整スイッチに対して、スライダー操作を行う場合についても適用され得る。

具体的には、ローテーション操作、あるいはスライダー操作が行われる際には、制御部１３０は、図３Ｂ中の「操作１」、「操作２」、「操作３」に対応する処理、すなわち図４中のステップＳ１２０、ステップＳ１３０、ステップＳ１４０を繰り返し行う。これにより、例えば、車両高さや車速などを所定の量に調整するコントロールをする際に、操作者は、的確な触覚が得られ、安定した調整が可能となる。

（第２実施形態）
第２実施形態の入力装置について、図７Ａ～図１２Ｂを参照して説明する。第２実施形態の入力装置は、上記第１実施形態と同一の構成であるが、制御部１３０における制御の内容を変更した点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。

第２実施形態では、制御部１３０は、指Ｆの移動速度に応じて、所定時間ｔ１、ｔ２、および指Ｆの移動判定閾値を設定する。

ここで、表示画面５２上に、例えば図７Ａに示すように、各種操作ボタン５２ａ１～５２ａ４に加えて、第５操作ボタン５２ａ５、第６操作ボタン５２ａ６、および第７操作ボタン５２ａ７等が設けられ、これらの操作ボタンが一列に並んで表示されているとする。このような状況における操作面１１１での指操作では、以下のような状況が発生し得る。

例えば、操作者が指Ｆを相対的にゆっくり移動させるときには、図７Ｂに示すように、各操作ボタン５２ａ１～５２ａ７の間は、短い移動距離となる。その結果、図７Ａに示すように、全体的に大きく操作ボタン間を移動可能となる。

一方、操作者が指Ｆを相対的に速く移動させるときには、図８Ｂに示すように、全体的に操作者が指Ｆを相対的にゆっくり移動させるときと同じ移動距離であっても、指Ｆは、操作面１１１の一端から他端に短時間で到達してしまう。その結果、図８Ａに示すように、移動可能な操作ボタン数が少なくなってしまう。

上記した状況は、図５Ａ～図６Ｂで説明したローテーション操作やスライダー操作でも同様に生じ得る。つまり、速く指操作をした場合、同じ移動量での操作可能な操作ボタン数や、操作量が指の移動速度に反比例して減少してしまい、操作者にとって、非感覚的なものとなる。

よって、本実施形態では、制御部１３０は、指Ｆの移動速度に応じて、所定時間ｔ１を決定する。なお、所定時間ｔ２、および指Ｆの移動有無を判定するための移動判定閾値についても、指Ｆの移動速度に応じて決定されてもよい。

制御部１３０が行う引込み制御のフローチャートは、図９に示すように、図４で説明した上記第１実施形態のフローチャートに対して、ステップＳ１００とステップＳ１１０との間に、ステップＳ１０２およびステップＳ１０４が追加されたものである。

制御部１３０は、図９に示すように、ステップＳ１００で指Ｆの操作面１１１に対するタッチ位置を取得した後、処理をステップＳ１０２に進め、指Ｆの移動速度を算出する。制御部１３０は、指Ｆが移動判定閾値に至る前の段階で、指Ｆの移動量を移動時間で除して移動速度を算出する。

続いて、ステップＳ１０４で、制御部１３０は、予め記憶されたマップから、所定時間ｔ１、所定時間ｔ２、および移動判定閾値を設定する。マップは、例えば、図１０Ａもしくは図１０Ｂに示すように、指Ｆの移動速度が所定の値までは大きくなるほど、所定時間ｔ１、ｔ２、および移動判定閾値が反比例して直線的に小さくなり、指Ｆの移動速度が所定の値以上では、これらの値が一定とされている。

そして、制御部１３０は、ステップＳ１０４の後に、ステップＳ１１０～ステップＳ１５０を実施する。

これにより、指Ｆの移動速度と設定される所定時間ｔ１とが反比例する関係となり、移動速度が大きいほど、所定時間ｔ１が相対的に短く設定される。また、必要に応じて、所定時間ｔ２および移動判定閾値についても、所定時間ｔ１と同様に設定される。よって、指Ｆの移動速度が異なる場合であっても、操作面１１１上を指Ｆが移動していく際に、同一の移動範囲内で、複数の操作ボタン５２ａ１～５２ａ７を順によぎっていく数が変わらない入力装置となる。

なお、所定時間ｔ１、ｔ２、および移動判定閾値を設定するためのマップとしては、この他にも、例えば、図１１Ａ～図１２Ｂに示すものとされてもよい。図１１Ａ、図１１Ｂのマップは、例えば、人間の持つ非線形特性に併せて、所定時間ｔ１、ｔ２、および移動判定閾値の設定を行う場合などに用いられ得る。また、図１２Ａ、図１２Ｂのマップは、例えば、指Ｆの移動速度に対して、所定時間ｔ１、ｔ２、および移動判定閾値をステップ変化させる場合に用いられ得る。所定時間ｔ１、ｔ２、および移動判定閾値をステップ変化させた場合には、操作者に対して、制御作用の差を分かりやすくすると共に、制御部１３０による計算処理負荷を低減することが可能となる。

（第２実施形態の変形例１）
上記第２実施形態に対して、所定時間ｔ１を設定するマップに代えて、図１３Ａ～図１３Ｃに示すように、指Ｆの移動速度に対して、操作面１１１と指Ｆとの間に発生する摩擦力を変更するマップが用いられてもよい。図１３Ａのマップは、指Ｆの移動速度が所定の値までは大きくなるほど、摩擦力が直線的に大きくなり、指Ｆの移動速度が所定の値以上になると、摩擦力が一定にされる例である。

なお、超音波振動に伴うスクイーズ効果による摩擦力を変化させる方法としては、例えば振幅を調整することが挙げられる。具体的には、超音波振動の振幅を小さく調整することで、摩擦力を調整前よりも大きくすることができ、逆に振幅を大きく調整することで、摩擦力を調整前よりも小さくすることができる。

また、摩擦力に係るマップの設定にあたっては、図１３Ｂに示すような非線形のもの、または図１３Ｃに示すようなステップ状のもの等を適用することも可能である。

（第２実施形態の変形例２）
上記第２実施形態に対して、制御部１３０は、指Ｆの移動速度に併せて、各種操作ボタン５２ａ１～５２ａ７の大きさを変化させる制御を行ってもよい。この場合、例えば、制御部１３０は、指Ｆの移動する速度が大きいほど、各種操作ボタン５２ａ１～５２ａ７の大きさを相対的に小さく設定する。これにより、操作者は、指Ｆの移動速度が、大きいのか、小さいのかを視覚的に認識することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態の入力装置について、図１４～図１６を参照して説明する。

本実施形態の入力装置は、上記第１実施形態での駆動部１２０の振動による低摩擦状態を第１低摩擦状態として、指Ｆのタッチ位置が最初に検出された際に、制御部１３０が駆動部１２０を駆動させ、第２低摩擦状態を生じさせる点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。

制御部１３０は、本実施形態では、指Ｆと操作面１１１との間について、第１低摩擦状態および第２低摩擦状態の２つの制御を行う。

具体的には、第１低摩擦状態は、操作者の指Ｆに引込み感を想起させるための操作面１１１の振動状態である。制御部１３０は、この第１低摩擦状態に加えて、第１低摩擦状態後の高摩擦状態において指Ｆを止めやすくするために、少なくとも操作面１１１への指Ｆのタッチ位置が最初に検出されたとき、駆動部１２０を駆動させ、操作面１１１を第２低摩擦状態にする。

なお、ここでいう「タッチ位置が最初に検出される」とは、操作者が操作体で操作面１１１に接触した時から操作体を操作面１１１から離すまでの間における、最初の操作面１１１への接触時のタッチ位置の検出を意味する。つまり、操作者が操作体を操作面１１１に接触させてから離すまでの一連の動作を複数回行ったときには、その都度における最初の操作面１１１への接触時のタッチ位置の検出が「タッチ位置が最初に検出された」こととなる。

さて、例えば、図３Ｂで示す指操作により、図３Ａに示すように、表示画面５２の第１操作ボタン５２ａ１から第２操作ボタン５２ａ２に選択状態を変える場合を代表例として、より具体的に説明する。

まず、上記第１実施形態の入力装置にて、図３Ａ、図３Ｂの操作を行った際における操作者の指Ｆと操作面１１１との間の摩擦力変化について、図１４を参照して説明する。

上記第１実施形態では、図１４に示すように、操作者が操作面１１１を指Ｆでタッチした直後においては、制御部１３０が駆動部１２０を駆動させないため、操作者の指Ｆと操作面１１１との間は、高摩擦状態である。この高摩擦状態は、図３Ｂに示す操作１における操作面１１１の状態に相当し、指Ｆを動かす前の静止状態と指Ｆを動かしている動作状態とに分けられる。この高摩擦状態における摩擦力は、静止状態では、静止摩擦力Ｆ_０であり、動作状態では動摩擦力Ｆ_１である。

その後、図３Ｂに示す操作２においては、制御部１３０が所定時間ｔ１だけ駆動部１２０を駆動させ、操作面１１１を第１低摩擦状態としているため、摩擦力は、動摩擦力Ｆ_１よりも低い動摩擦力Ｆ_２である。

続いて、図３Ｂに示す操作３においては、制御部１３０が所定時間ｔ２ほど駆動部１２０を停止させ、操作面１１１を高摩擦状態に戻しているため、摩擦力は、第１低摩擦状態での動摩擦力Ｆ_２よりも高い動摩擦力Ｆ_３である。なお、動摩擦力Ｆ_３は、基本的には、動摩擦力Ｆ_１と同じ大きさになる。

そして、図２Ｂに示す操作４では、操作１における最初の静止状態と同じ状態に戻るため、摩擦力は、静止摩擦力Ｆ_０になる。

ここで、操作面１１１が第１低摩擦状態から高摩擦状態に移行した際、指Ｆが操作者の目的とする領域で止まりにくくなることが懸念される。具体的には、図１４に示すように、指Ｆと操作面１１１との間の摩擦力は、駆動部１２０を駆動させておらず、かつ指Ｆを静止させた状態、つまり静止摩擦力Ｆ_０が最も高い。そして、操作者がこの静止摩擦力Ｆ_０よりも大きな力で指Ｆを動かすことで、指Ｆは、操作面１１１上を移動する。その後、制御部１３０により操作面１１１は、第１低摩擦状態、高摩擦状態の順に移行する。操作面１１１が第１低摩擦状態から高摩擦状態に移行したとき、指Ｆは、最初の静止摩擦力Ｆ_０よりも大きい力で動き出しており、摩擦力がＦ_２からＦ_３に戻った場合であっても、Ｆ_３がＦ_０よりも小さいため、止まりにくいおそれがある。

これに対して、本実施形態の入力装置は、操作面１１１が第１低摩擦状態後の高摩擦状態において、指Ｆをより止めやすくするため、指Ｆが最初に操作面１１１に接触したとき、制御部１３０が操作面１１１を第２低摩擦状態に移行させる制御を行う構成とされる。

具体的には、図１５に示すように、制御部１３０は、引込み感を想起させるための第１低摩擦状態の前に、駆動部１２０を駆動させ、操作面１１１を第２低摩擦状態とする制御を行う。第２低摩擦状態は、制御部１３０が駆動部１２０を例えば第１低摩擦状態での振幅よりも小さい振幅で駆動させた状態であり、図３Ｂの操作１における操作面１１１の状態に相当する。

このとき、制御部１３０は、第２低摩擦状態における静止摩擦力Ｆ_４が、少なくとも動摩擦力Ｆ_３よりも小さくなるように、駆動部１２０を駆動させる。つまり、第２低摩擦状態における摩擦力は、静止状態では、動摩擦力Ｆ_３よりも小さいＦ_４であり、動作状態では、Ｆ_４よりも小さく、かつ第１低摩擦状態でのＦ_２よりも大きい動摩擦力Ｆ_５である。

これにより、操作者は、操作面１１１に指Ｆを最初に置いた後にその指Ｆを動かす場合、少なくとも静止摩擦力Ｆ_４よりも大きな力で指Ｆを動かすことになる。また、高摩擦状態では、動摩擦力Ｆ_３が静止摩擦力Ｆ_４よりも大きくなり、第２低摩擦状態よりも指Ｆが止まり易いため、操作者は、指Ｆを目的とする領域に止めやすくなる。

次に、本実施形態における制御部１３０による制御フローについて、図１６を参照して説明する。なお、図１６に示すフローチャートは、図４に示すフローチャートについて、ステップＳ１００からステップＳ１１０の間に、ステップＳ１０６およびステップＳ１０８を追加したものに相当する。そのため、ここでは、上記第１実施形態との相違点であるステップＳ１０６、ステップＳ１０８を主に説明する。

まず、制御部１３０は、図１６に示すように、ステップＳ１００で指Ｆのタッチ位置を取得した後、処理をステップＳ１０６に進める。ステップＳ１０６では、制御部１３０は、所定時間ｔ１、ｔ２および移動判定閾値を設定し、処理をステップＳ１０８に進める。

続いて、ステップＳ１０８で、制御部１３０は、駆動部１２０を駆動させ、操作面１１１を少なくとも高摩擦状態での動摩擦力Ｆ_３よりも小さい静止摩擦力Ｆ_４となる、第２低摩擦状態に移行させる制御を行う。その後、制御部１３０は、処理をステップＳ１１０に進める。

ステップＳ１１０で肯定判定の場合、制御部１３０は、ステップＳ１２０以降の処理を順次進める。なお、ステップＳ１３０では、制御部１３０が、上記第１実施形態で説明したのと同様に、駆動部１２０を駆動させるが、このときの操作面１１１の状態が第１低摩擦状態に相当する。一方、ステップＳ１１０で否定判定の場合、制御部１３０は、処理をステップＳ１１０の処理を繰り返す。

本実施形態では、以上の制御フローにより、制御部１３０は、第１低摩擦状態に加え、第２低摩擦状態の制御を行う。これにより、操作面１１１が第１低摩擦状態から高摩擦状態に移行した後であっても、操作者が指Ｆを的確に止めやすくなるとの効果が得られる。

（第３実施形態の変形例）
上記第３実施形態では、制御部１３０は、最初に操作面１１１での指Ｆのタッチ位置が検出された後に、駆動部１２０を駆動させて、操作面１１１を第２低摩擦状態とする例について説明した。しかしながら、この例に限られず、制御部１３０は、操作者が指Ｆを操作面１１１に置く前から、駆動部１２０を駆動させ、操作面１１１を第２低摩擦状態としてもよい。

この場合、制御部１３０は、図１７に示すような制御フローを実行する。図１７に示すフローチャートは、ステップＳ１０８をステップＳ１００の前で実行し、かつ、ステップＳ１１０で否定判定の場合に、処理をステップＳ１００に戻す点で、図１６のフローチャートと相違する。

例えば、本変形例では、制御部１３０は、入力装置の電源がＯＮになった後、所定のタイミングで、駆動部１２０を駆動させ、操作面１１１を第２低摩擦状態にする。そして、操作者が指Ｆを操作面１１１に置いた場合、制御部１３０は、ステップＳ１００以降の処理を実行する。本変形例によっても、上記第３実施形態と同様の効果が得られる。

本実施形態によれば、上記第１実施形態の効果に加え、引込み感を想起させた後に操作者が指Ｆを目的とする領域に止めやすく、さらに安定した操作感が得られる入力装置となる。なお、制御部１３０が第２低摩擦状態の制御を行いつつ、第２実施形態における指Ｆの移動速度に応じた所定時間ｔ１、ｔ２および移動判定閾値を決定する構成とされてもよいことは、言うまでもない。

（他の実施形態）
本発明は、実施例に準拠して記述されたが、本発明は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本発明は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらの一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本発明の範疇や思想範囲に入るものである。

（１）本開示に記載の制御部１３０およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部１３０およびその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部１３０およびその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

（２）上記各実施形態では、制御部１３０が駆動部１２０を駆動させることで、操作面１１１に対して直交方向に超音波振動を発生させて、スクイーズ効果によって、引込み制御を行ったが、これに限定されるものではない。制御部１３０は、例えば、操作面１１１に対して面の拡がる方向で、指Ｆの移動する方向に往復する振動を発生させて、指Ｆの移動する往路側の方が、復路側よりも振動の速度あるいは加速度を小さくさせることで、引込み作用を発生させてもよい。具体的には、振動の復路側では、指Ｆと操作面１１１との間の摩擦力が小さく、指Ｆは、移動することなくその場に置いていかれ、逆に、振動の往路側では指Ｆと操作面１１１との間の摩擦力が大きくなり、指Ｆが操作面１１１と共に移動される。この移動の繰り返しによって、指Ｆの移動する方向に引込みが可能となる。

（３）上記各実施形態では、操作部１１０として、いわゆるタッチパッド式のものを採用した例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、操作部１１０としては、ローテーション操作や、スライダー操作をするものにおいては、液晶ディスプレイ５１の表示画面５２が透過されて操作面１１１に視認されるいわゆるタッチパネル式のものも適用可能である。

（４）上記各実施形態では、操作体を操作者の指Ｆとして説明したが、これに限らず、ペンを模したスティックとしてもよい。

（５）上記各実施形態では、入力装置１００による入力制御の対象である所定の機器として、ナビゲーション装置５０を例に挙げたが、これに限定されることなく、車両用の空調装置、あるいは車両用オーディオ装置等の他の機器にも適用することができる。

５０ ナビゲーション装置（所定の機器）
５１ 液晶ディスプレイ（表示部）
５２ａ１～５２ａ４ 複数の操作ボタン
１００ 入力装置
１１１ 操作面
１１２ タッチセンサ（検出部）
１２０ 駆動部
１３０ 制御部
Ｆ 操作者の指（操作体）
ｔ１ 所定時間

Claims (8)

1. 操作者が操作する面である操作面（１１１）を有する操作部（１１０）と、
   前記操作面に対する操作体（Ｆ）の操作状態を検出する検出部（１１２）と、
   前記検出部によって検出される前記操作状態に応じて、所定の機器（５０）に対する入力を行う制御部（１３０）と、
   前記制御部によって制御され、前記操作面を振動させる駆動部（１２０）と、を備える入力装置であって、
   前記所定の機器は、表示部（５１）を有しており、
   前記表示部には、複数の操作ボタン（５２ａ１～５２ａ４）が表示され、
   前記表示部上における複数の前記操作ボタンの選択位置は、前記操作面上における前記操作体の座標位置の変化と対応付けされており、
   前記制御部は、
   前記操作面上における前記操作体の移動によって、対応する前記表示部上での前記操作ボタンの選択位置が、複数の前記操作ボタンのうち、いずれかの操作ボタン（５２ａ１）から他の操作ボタン（５２ａ２）に移動すると判定したときには、所定時間（ｔ１）だけ前記駆動部によって、所定の振動を前記操作面に発生させることで、前記操作面を、振動が生じていない状態における前記操作面と前記操作体との間の摩擦力よりも前記摩擦力が小さい、第１低摩擦状態とする制御を行い、かつ、前記検出部が前記操作体の接触を検出した状態においては、前記操作者が前記操作体を動かす前に、前記駆動部を駆動させ、前記操作面を第２低摩擦状態とする制御を行い、前記操作体の移動する速度が大きいほど、前記所定時間を相対的に短く設定し、
   前記第２低摩擦状態における前記摩擦力は、前記操作面に振動が生じていない状態における前記摩擦力よりも小さく、前記第１低摩擦状態における前記摩擦力よりも大きい、入力装置。
2. 前記制御部は、前記操作体の移動する速度が大きいほど、前記操作体の移動を判定するための判定閾値を相対的に小さくする、請求項１に記載の入力装置。
3. 操作者が操作する面である操作面（１１１）を有する操作部（１１０）と、
   前記操作面に対する操作体（Ｆ）の操作状態を検出する検出部（１１２）と、
   前記検出部によって検出される前記操作状態に応じて、所定の機器（５０）に対する入力を行う制御部（１３０）と、
   前記制御部によって制御され、前記操作面を振動させる駆動部（１２０）と、を備える入力装置であって、
   前記所定の機器は、表示部（５１）を有しており、
   前記表示部には、複数の操作ボタン（５２ａ１～５２ａ４）が表示され、
   前記表示部上における複数の前記操作ボタンの選択位置は、前記操作面上における前記操作体の座標位置の変化と対応付けされており、
   前記制御部は、
   前記操作面上における前記操作体の移動によって、対応する前記表示部上での前記操作ボタンの選択位置が、複数の前記操作ボタンのうち、いずれかの操作ボタン（５２ａ１）から他の操作ボタン（５２ａ２）に移動すると判定したときには、所定時間（ｔ１）だけ前記駆動部によって、所定の振動を前記操作面に発生させることで、前記操作面を、振動が生じていない状態における前記操作面と前記操作体との間の摩擦力よりも前記摩擦力が小さい、第１低摩擦状態とする制御を行い、かつ、前記検出部が前記操作体の接触を検出した状態においては、前記操作者が前記操作体を動かす前に、前記駆動部を駆動させ、前記操作面を第２低摩擦状態とする制御を行い、前記操作体の移動する速度が大きいほど、前記操作体の移動を判定するための判定閾値を相対的に小さくし、
   前記第２低摩擦状態における前記摩擦力は、前記操作面に振動が生じていない状態における前記摩擦力よりも小さく、前記第１低摩擦状態における前記摩擦力よりも大きい、入力装置。
4. 操作者が操作する面である操作面（１１１）を有する操作部（１１０）と、
   前記操作面に対する操作体（Ｆ）の操作状態を検出する検出部（１１２）と、
   前記検出部によって検出される前記操作状態に応じて、所定の機器（５０）に対する入力を行う制御部（１３０）と、
   前記制御部によって制御され、前記操作面を振動させる駆動部（１２０）と、を備える入力装置であって、
   前記所定の機器は、表示部（５１）を有しており、
   前記表示部には、複数の操作ボタン（５２ａ１～５２ａ４）が表示され、
   前記表示部上における複数の前記操作ボタンの選択位置は、前記操作面上における前記操作体の座標位置の変化と対応付けされており、
   前記制御部は、
   前記操作面上における前記操作体の移動によって、対応する前記表示部上での前記操作ボタンの選択位置が、複数の前記操作ボタンのうち、いずれかの操作ボタン（５２ａ１）から他の操作ボタン（５２ａ２）に移動すると判定したときには、所定時間（ｔ１）だけ前記駆動部によって、所定の振動を前記操作面に発生させることで、前記操作面を、振動が生じていない状態における前記操作面と前記操作体との間の摩擦力よりも前記摩擦力が小さい、第１低摩擦状態とする制御を行い、かつ、前記検出部が前記操作体の接触を検出した状態においては、前記操作者が前記操作体を動かす前に、前記駆動部を駆動させ、前記操作面を第２低摩擦状態とする制御を行い、前記操作体の移動する速度が大きいほど、複数の前記操作ボタンの大きさを相対的に小さく設定し、
   前記第２低摩擦状態における前記摩擦力は、前記操作面に振動が生じていない状態における前記摩擦力よりも小さく、前記第１低摩擦状態における前記摩擦力よりも大きい、入力装置。
5. 前記制御部は、前記所定時間の後に、前記駆動部によって、前記操作体に前記所定の振動とは別の振動を発生させる、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の入力装置。
6. 前記制御部は、前記所定時間の後に、前記操作体の前記操作面に対する押圧力に応じて移動後の前記他の操作ボタンに対応する前記操作面上における前記操作体の座標位置を決定する、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の入力装置。
7. 前記制御部は、前記検出部が前記操作体の前記操作面への接触を検出したときに、前記操作面を前記第２低摩擦状態とする制御を行う、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の入力装置。
8. 前記制御部は、前記検出部が前記操作体の前記操作面への接触を検出する前に、前記操作面を前記第２低摩擦状態とする制御を行う、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の入力装置。

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