JP2005056193A - Rotary input device and method for controlling rotary input device - Google Patents

Rotary input device and method for controlling rotary input device Download PDF

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剛司 寸田
Michito Hirano
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To surely perform an instructing operation of a switch in the condition apt to cause erroneous operation when a switch is operated. <P>SOLUTION: This rotary input device includes a dial 102 which can be rotated where the amounts of rotation of the dial 102 is detected by a dial position detecting means 104, and a pointer displayed on the display picture of a display 109 is moved on the basis of the amounts of rotation so that various items displayed on the display picture can be selected. A dial control arithmetic means 105 estimates the operation intention of an operator based on the operating speed in the operation start of the dial 102, and decides an operation reaction force according to the operation intention. The dial driving means 103 changes the reaction force generated in the dial 102 according to the operation reaction force. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、誤動作防止機能を備えた車載機器操作用スイッチとして用いられる回転式入力装置及び回転式入力装置の制御方法に関する。   The present invention relates to a rotary input device used as an on-vehicle equipment operation switch having a malfunction prevention function and a control method for the rotary input device.

従来の誤操作防止対策を備えた車載機器操作用スイッチとしては、搭乗者の姿勢が不安定になりがちな大加速度の状態を各種センサ情報より判定し、大加速度時においてはスイッチ操作が行われても、スイッチ信号を車載機器側に出力しないようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１００２７２号公報（図３） As a switch for operating on-vehicle equipment with conventional countermeasures for preventing erroneous operations, the state of a large acceleration that tends to make the occupant's posture unstable is determined from various sensor information, and the switch operation is performed at the time of large acceleration. In addition, there has been proposed a switch signal that is not output to the in-vehicle device (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-100302 (FIG. 3)

上記の車載機器操作用スイッチにおいては、誤操作が発生しやすい状況においてスイッチ入力を無視するようにしている。しかしながら、このような状況でもスイッチ操作自体は可能であるため、操作者によっては、スイッチを操作したにも関わらず機器が作動しないことを機器の異常と誤認し、ディスプレイの注視、スイッチの再操作といった行動に発展する可能性があった。   In the above-mentioned switch for operating on-vehicle equipment, switch input is ignored in a situation where erroneous operation is likely to occur. However, since the switch operation itself is possible even in such a situation, some operators mistakenly recognize that the device does not operate despite operating the switch as a device malfunction, and gazing at the display and re-operating the switch There was a possibility of developing into such an action.

本発明に係わる回転式入力装置は、回転操作可能な操作端であるダイアルを有し、操作者により回転操作されたダイアルの回転量に基づいて表示手段の表示画面上に表示されたポインタを移動させ、前記表示画面上に表示された各種項目の選択を行う回転式入力装置において、前記ダイアルの操作開始時の操作速度を検出するダイアル位置検出手段と、前記ダイアルの回転方向に予め設定された基本反力パターンを発生するダイアル駆動手段と、前記ダイアル位置検出手段で検出された操作速度に基づいて操作者の操作意図を推定し、当該操作意図に応じて反力パターンを決定するとともに、前記ダイアル駆動手段で発生する基本反力パターンを前記反力パターンに変更するダイアル制御演算手段とを備えることを要旨とする。   The rotary input device according to the present invention has a dial which is a rotary operation end, and moves a pointer displayed on the display screen of the display means based on the rotation amount of the dial rotated by the operator. In the rotary input device for selecting various items displayed on the display screen, dial position detection means for detecting an operation speed at the start of the dial operation, and a preset rotation direction of the dial Dial driving means for generating a basic reaction force pattern, and estimating the operator's operation intention based on the operation speed detected by the dial position detection means, determining the reaction force pattern according to the operation intention, and The gist of the present invention is to provide dial control calculation means for changing a basic reaction force pattern generated by the dial driving means to the reaction force pattern.

また、本発明に係わる回転式入力装置の制御方法は、回転操作可能な操作端であるダイアルを有し、操作者により回転操作されたダイアルの回転量に基づいて表示手段の表示画面上に表示されたポインタを移動させ、前記表示画面上に表示された各種項目の選択を行う回転式入力装置の制御方法において、前記ダイアルの操作開始時の操作速度に基づいて操作者の操作意図を推定し、当該操作意図に応じて操作反力を決定するとともに、当該操作反力に応じて前記ダイアルで発生する反力を変更することを要旨とする。   Further, the control method of the rotary input device according to the present invention has a dial which is an operation end capable of rotating operation, and is displayed on the display screen of the display means based on the rotation amount of the dial rotated by the operator. In the control method of the rotary input device that selects the various items displayed on the display screen by moving the pointer, the operator's operation intention is estimated based on the operation speed at the start of the dial operation. The gist is to determine an operation reaction force according to the operation intention and to change the reaction force generated by the dial according to the operation reaction force.

本発明によれば、回転式入力装置によりメニュやアイコン等の指示操作の際、ダイアルの操作開始直後の操作速度により操作者の意図を推定し、推定される操作意図に応じて、操作反力を変更するため、操作者の意図する操作をサポートするよう操作反力を調整することができ、指示操作を確実に行わせることが可能となる。また、操作反力の調整は逐次行うため、常に操作者の意図する操作に応じたサポートが実施され、良好な操作性を確保することができる。さらに、ダイアルの操作開始直後の操作速度により操作者の意図を推定するため、操作反力を変更するための時間的余裕を確保でき、操作者に操作反力変更によるトランジェントを感じさせない効果がある。   According to the present invention, when an instruction operation such as a menu or an icon is performed with a rotary input device, the operator's intention is estimated based on the operation speed immediately after the dial operation starts, and the operation reaction force is determined according to the estimated operation intention. Therefore, the reaction force can be adjusted so as to support the operation intended by the operator, and the instruction operation can be surely performed. Further, since the operation reaction force is adjusted sequentially, support according to the operation intended by the operator is always performed, and good operability can be ensured. Furthermore, since the operator's intention is estimated based on the operation speed immediately after the dial operation is started, it is possible to secure a time margin for changing the operation reaction force, and the operator does not feel a transient due to the operation reaction force change. .

以下、この発明に係わる回転式入力装置及び回転式入力装置の制御方法を、誤操作防止対策を備えた車載機器操作用スイッチに適用した場合の実施例について説明する。   Hereinafter, an embodiment in which the rotary input device and the control method of the rotary input device according to the present invention are applied to a switch for operating an in-vehicle device provided with countermeasures for erroneous operation will be described.

図１〜図１７に示す実施例１では、１軸の回転式入力装置であるジョグダイアルを例として、ジョグダイアルの操作開始直後の回転速度（角速度）により、操作者が選択しようとしている画面上のメニュ位置又はメニュの頁切替の意図を推定し、推定された意図に応じて、選択しようとしているメニュ位置でダイアルが停止しやすくなる、又は頁切替を意図している場合は、頁切替に至るまでの操作負荷が減少し、さらに頁切替後の所定の初期メニュ位置でダイアルが停止しやすくなるようダイアルの基本反力パターンを変更し、誤操作の防止と良好な操作性の両立を図る回転式入力装置について説明する。   In the first embodiment shown in FIGS. 1 to 17, a jog dial that is a single-axis rotary input device is taken as an example, and a menu on the screen that the operator is trying to select is selected based on the rotation speed (angular speed) immediately after the jog dial operation is started. Estimate the position or menu page switching intention, and the dial will easily stop at the menu position to be selected according to the estimated intention, or if page switching is intended, until the page switching Rotation input that reduces the operational load of the dial and changes the basic reaction pattern of the dial to make it easier to stop the dial at the predetermined initial menu position after switching pages, thereby preventing misoperation and achieving good operability. The apparatus will be described.

回転式入力装置は、図２に示すような外観のダイアル１０２を有し、図中の矢印ａに示す正負２方向への回転操作、及び矢印ｂに示す方向への押し込み操作が可能となっている。回転式入力装置は、ディスプレイ上に表示される図３（ａ）に示すような選択メニュを操作対象とする。回転式入力装置のダイアル１０２を回転操作してカーソル１００を移動させることによりメニュ項目の順次選択を行い、所望のメニュ項目をカーソル１００が指示している状態でダイアル１０２を押し込むことにより決定操作を行う。以下の説明においては、選択メニュやメニュ項目、或いはこれらを総称して適宜に「メニュ」という。   The rotary input device has a dial 102 having an appearance as shown in FIG. 2, and can be rotated in two positive and negative directions indicated by an arrow a in the figure and pushed in a direction indicated by an arrow b. Yes. The rotary input device operates on a selection menu as shown in FIG. 3A displayed on the display. The menu item is sequentially selected by rotating the dial 102 of the rotary input device and moving the cursor 100, and the decision operation is performed by pushing the dial 102 in a state where the cursor 100 indicates the desired menu item. Do. In the following description, the selection menu, the menu item, or these are collectively referred to as “menu” as appropriate.

ジョグダイアルは小型の入力装置であるため、設置場所の自由度が高く、車両の場合は、例えば、ステアリング上に設置することも可能であり、操作性の良好な運転者用入力装置を構成できる。   Since the jog dial is a small input device, the degree of freedom of installation location is high. In the case of a vehicle, for example, the jog dial can be installed on a steering wheel, and a driver input device with good operability can be configured.

次に、本実施例における回転式入力装置の構成を図１のブロック図で説明する。回転式入力装置１０１は、操作端であるダイアル１０２と、ダイアル１０２の回転方向にトルクを発生するダイアル駆動手段１０３と、ダイアル１０２の回転角及び押し込みを検出して位置検出信号として出力するダイアル位置検出手段１０４と、ダイアル制御演算手段１０５と、通信手段１０６とを備えている。回転式入力装置１０１は、外部の操作・表示処理演算手段１０７、情報処理演算手段１０８及び表示手段１０９と接続されている。   Next, the configuration of the rotary input device in this embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG. The rotary input device 101 includes a dial 102 that is an operation end, dial driving means 103 that generates torque in the rotation direction of the dial 102, and a dial position that detects a rotation angle and push-in of the dial 102 and outputs a position detection signal. A detection unit 104, a dial control calculation unit 105, and a communication unit 106 are provided. The rotary input device 101 is connected to an external operation / display processing calculation unit 107, an information processing calculation unit 108, and a display unit 109.

ダイアル駆動手段１０３には、ダイアル１０２の回転方向に発生する基本反力パターン（反力）が予め設定されており、ダイアル制御演算手段１０５から入力されるトルク制御信号に応じて、基本反力パターンを所定の反力パターンに変更する。反力パターンの変更が解除されると、反力パターンは基本反力パターンに戻る。ダイアル駆動手段１０３は、本実施例における操作端駆動手段を構成する。   A basic reaction force pattern (reaction force) generated in the rotation direction of the dial 102 is set in advance in the dial driving means 103, and the basic reaction force pattern is determined according to the torque control signal input from the dial control calculation means 105. Is changed to a predetermined reaction force pattern. When the change of the reaction force pattern is released, the reaction force pattern returns to the basic reaction force pattern. The dial driving means 103 constitutes an operation end driving means in this embodiment.

ダイアル制御演算手段１０５は、少なくとも以下の動作を実行する。   Dial control calculation means 105 executes at least the following operations.

（１）ダイアル位置検出手段１０４から出力される位置検出信号をデジタル化してダイアル位置情報に変換し、更に、このダイアル位置情報を１階微分して、ダイアルの回転速度を算出し、外部の操作・表示処理演算手段１０７にダイアル位置情報とダイアルの回転速度を出力する。 (1) The position detection signal output from the dial position detecting means 104 is digitized and converted into dial position information. Further, the dial position information is first-order differentiated to calculate the rotational speed of the dial, and external operations. The dial processing unit 107 outputs dial position information and dial rotation speed.

（２）上記ダイアルの回転速度から、後述するロジックに従って操作者の操作意図（選択位置又は頁切替意図）を推定し、その推定結果と外部の操作・表示処理演算手段１０７から入力される基本反力パターンとから、操作者が意図する操作をサポートするよう反力パターン（操作反力）を決定する。 (2) From the rotational speed of the dial, the operator's operation intention (selected position or page switching intention) is estimated according to the logic described later, and the estimated result and the basic reaction input from the external operation / display processing computing means 107 are estimated. From the force pattern, a reaction force pattern (operation reaction force) is determined so as to support an operation intended by the operator.

（３）決定された反力パターンと上記ダイアル位置情報とから現在の発生トルク量を計算し、ダイアル駆動手段１０３にトルク制御信号を出力する。 (3) The current generated torque amount is calculated from the determined reaction force pattern and the dial position information, and a torque control signal is output to the dial driving means 103.

上述したダイアル制御演算手段１０５は、本実施例における制御演算手段を構成する。また、ダイアル位置検出手段１０４とダイアル制御演算手段１０５の上記（１）の動作を実行する図示しない機能手段は、本実施例において、ダイアル１０２の操作速度を検出する操作検出手段を構成する。ここで、操作速度とはダイアルの回転速度に対応する。ただし、ダイアル制御演算手段１０５の上記（１）の動作を実行する図示しない機能手段は、ダイアル位置検出手段１０４に組み込まれていてもよい。   The dial control calculation means 105 described above constitutes the control calculation means in this embodiment. The function means (not shown) for executing the operation (1) of the dial position detection means 104 and the dial control calculation means 105 constitutes an operation detection means for detecting the operation speed of the dial 102 in this embodiment. Here, the operation speed corresponds to the rotational speed of the dial. However, the function means (not shown) for executing the operation (1) of the dial control calculation means 105 may be incorporated in the dial position detection means 104.

通信手段１０６は、ダイアル制御演算手段１０５から入力したダイアル位置情報を外部の操作・表示処理演算手段１０７に出力すると共に、外部の操作・表示処理演算手段１０７から入力した基本反力パターンをダイアル制御演算手段１０５に出力する。   The communication unit 106 outputs the dial position information input from the dial control calculation unit 105 to the external operation / display processing calculation unit 107 and dial controls the basic reaction force pattern input from the external operation / display processing calculation unit 107. The result is output to the calculation means 105.

具体的な構成例を図４に示す。ダイアル位置検出手段１０４は、ダイアル１０２の回転を光学的に検知するフォトエンコーダ１１１、及びダイアル１０２の押し込みを機械的に検知するタクト・スイッチ１１２で構成される。また、ダイアル駆動手段１０３は、シャフト１１３を介してダイアル１０２に接続している直流モータ１１４で構成される。ダイアル制御演算手段１０５は、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等（図示せず）からなる制御回路１１５で構成される。通信手段１０６は、制御回路１１５に組み込まれているシリアル・インターフェース回路１１６で構成される。ただし、上記各手段は、同一機能をもつ他の装置で構成してもよい。   A specific configuration example is shown in FIG. The dial position detecting means 104 includes a photo encoder 111 that optically detects the rotation of the dial 102 and a tact switch 112 that mechanically detects the pressing of the dial 102. The dial driving means 103 is constituted by a DC motor 114 connected to the dial 102 via a shaft 113. The dial control calculation means 105 includes a control circuit 115 including an A / D conversion circuit, a D / A conversion circuit, a CPU, a ROM, a RAM, and the like (not shown). The communication means 106 includes a serial interface circuit 116 incorporated in the control circuit 115. However, each of the above means may be constituted by other devices having the same function.

回転式入力装置１０１が接続する外部の操作・表示処理演算手段１０７は、通信手段１０６に適合する図示しない通信手段を内部に備え、少なくとも以下の動作を実行する。   An external operation / display processing calculation unit 107 connected to the rotary input device 101 includes a communication unit (not shown) suitable for the communication unit 106 and performs at least the following operations.

（１）通信手段１０６を介して入力されるダイアル位置情報から、選択メニュにおけるカーソルの位置を決定し、更にダイアル位置情報からダイアルの押し込みを認識した場合は、選択・決定されたメニュ項目を情報処理演算手段１０８に出力する。 (1) When the position of the cursor in the selection menu is determined from the dial position information input via the communication means 106, and when the pressing of the dial is recognized from the dial position information, information on the selected / determined menu item is displayed. The data is output to the processing calculation means 108.

（２）情報処理演算手段１０８から新しい選択メニュ一覧が入力された場合、回転式入力装置１０１に出力する基本反力パターンを対応するパターンに更新する。 (2) When a new selection menu list is input from the information processing operation unit 108, the basic reaction force pattern output to the rotary input device 101 is updated to a corresponding pattern.

（３）現在の選択メニュ一覧及びポインタ位置をもとに表示映像を生成し、表示手段１０９に選択メニュ映像を表示する。 (3) A display video is generated based on the current selection menu list and the pointer position, and the selection menu video is displayed on the display means 109.

情報処理演算手段１０８は、選択・決定されたメニュ項目に対応する情報処理を実施し、必要に応じて次の選択メニュ一覧を操作・表示処理演算手段１０７に出力する。   The information processing calculation means 108 performs information processing corresponding to the selected / decided menu item and outputs the next selection menu list to the operation / display processing calculation means 107 as necessary.

本実施例では、操作・表示処理演算手段１０７と情報処理演算手段１０８を別の機能として説明したが、これらの機能を一つの装置で実現してもよい。   In the present embodiment, the operation / display processing calculation unit 107 and the information processing calculation unit 108 have been described as separate functions. However, these functions may be realized by a single device.

また、ダイアル制御演算手段１０５と操作・表示処理演算手段１０７との機能分担は、必ずしも本実施例の通りである必要はなく、ダイアル制御演算手段１０５で行うとした反力パターンの決定を操作・表示処理演算手段１０７で実施してダイアル制御演算手段１０５に出力してもよいし、ダイアル制御演算手段１０５において決定された反力パターンとダイアル位置から現在のトルク量を算出するような構成としてもよい。更には、操作・表示処理演算手段１０７において現在のトルク量の算出まで行うような構成としてもよい。この場合は、トルク量をリアルタイムで操作・表示処理演算手段１０７から回転式入力装置１０１に出力する必要があるため、操作・表示処理演算手段１０７と通信手段１０６の間の通信は、非常に高速にする必要がある。   The function sharing between the dial control calculation unit 105 and the operation / display processing calculation unit 107 is not necessarily the same as in the present embodiment, and the reaction force pattern determined by the dial control calculation unit 105 is determined by the operation / It may be implemented by the display processing calculation means 107 and output to the dial control calculation means 105, or the current torque amount may be calculated from the reaction force pattern determined by the dial control calculation means 105 and the dial position. Good. Further, the operation / display processing calculation unit 107 may perform the calculation up to the current torque amount. In this case, since it is necessary to output the torque amount from the operation / display processing calculation means 107 to the rotary input device 101 in real time, the communication between the operation / display processing calculation means 107 and the communication means 106 is very fast. It is necessary to.

次に、ダイアル制御演算手段１０５における、操作者の意図推定方法、並びに操作者が意図する操作をサポートする反力パターンの決定方法を説明する。   Next, an operator's intention estimation method and a reaction force pattern determination method that supports an operation intended by the operator in the dial control calculation means 105 will be described.

ここでは、操作対象として図３（ａ），（ｂ）に示すような２頁にわたる選択メニュを例とする。１頁目の画面例が図３（ａ）、２頁目の画面例が図３（ｂ）である。図３の選択メニュは、１頁４項目計８項目のメニュ項目からなる。メニュ位置は固定であり、ダイアル１０２の回転によりカーソル１００が移動する。カーソル１００が１頁目の下端に位置した状態で、ダイアル１０２を正方向に回転させると、画面は２頁目に切り替わり、カーソル１００は２頁目の上端に移動する。逆に、カーソル１００が２頁目の上端に位置した状態で、ダイアル１０２を負方向に回転させると、画面は１頁目に切り替わり、カーソル１００は１頁目下端に位置した状態となる。   Here, as an operation target, a selection menu over two pages as shown in FIGS. A screen example of the first page is FIG. 3A, and a screen example of the second page is FIG. 3B. The selection menu of FIG. 3 is composed of eight menu items with four items per page. The menu position is fixed, and the cursor 100 moves as the dial 102 rotates. When the dial 102 is rotated in the forward direction with the cursor 100 positioned at the lower end of the first page, the screen is switched to the second page, and the cursor 100 moves to the upper end of the second page. Conversely, when the dial 102 is rotated in the negative direction while the cursor 100 is positioned at the upper end of the second page, the screen is switched to the first page, and the cursor 100 is positioned at the lower end of the first page.

まず、操作者の意図推定方法を説明する。一般に、カーソルをメニュ項目に重畳させたり、ポインタをアイコンに重畳させたりするような作業をポインティング作業と呼ぶが、ポインティング作業に要する時間は、Fittsの法則[Card, et al. 1983]に従うことが知られている。Fittsの法則の概要は、図５に示す通りであり、本実施例の回転式入力装置１０１によるメニュ選択においても、操作時間はFittsの法則に従うことが実験で確かめられている。ここで、Fittsの法則の導出過程に注目し、図７式(2)を使用すると、
V1 = （X0 − X1） / Δ = X0 ( 1 − ε)/Δ ∝ X0(= D)…（Δ：ポインティング動作１サイクルの周期）
となり、カーソルの初速V1 は、指示しようとしている目標までの距離に比例することが導かれる。これは、感覚的には、遠くの目標を指示しようとする程、出だしの操作は勢いよく行うということである。カーソルの移動速度とダイアルの回転速度は、通常は比例関係にあるため、結局、操作開始直後のダイアル初速は、操作者が指示しようとしている目標までの距離に比例することになる。この関係から、操作者が選択しようとしている画面上のメニュ位置、並びに画面表示範囲外へのカーソル移動の意図、すなわち本実施例においては、メニュの頁切替の意図を推定することが可能となる。具体的には、操作開始直後のダイアル初速と、その操作における最終的なカーソル移動量の分布をもとに、単回帰分析又は１変量判別分析により、ダイアル初速からカーソル移動量を予測する予測式を立てる。 First, an operator's intention estimation method will be described. In general, a task in which the cursor is superimposed on a menu item or a pointer is superimposed on an icon is called a pointing task, but the time required for the pointing task should follow Fitts's law [Card, et al. 1983]. Are known. The outline of Fitts's law is as shown in FIG. 5, and it has been confirmed by experiments that the operation time follows the Fitts' law even in the menu selection by the rotary input device 101 of this embodiment. Here, paying attention to the derivation process of Fitts' law, using equation (2) in Fig. 7,
V 1 = (X 0 − X 1 ) / Δ = X 0 (1 − ε) / Δ ∝ X 0 (= D) ... (Δ: period of one pointing operation)
Thus, it is derived that the initial speed V 1 of the cursor is proportional to the distance to the target to be instructed. This means that the start operation is performed more vigorously as an attempt is made to indicate a distant target. Since the movement speed of the cursor and the rotation speed of the dial are normally in a proportional relationship, the initial dial speed immediately after the start of the operation is eventually proportional to the distance to the target that the operator intends to instruct. From this relationship, it is possible to estimate the menu position on the screen that the operator wants to select and the intention of moving the cursor outside the screen display range, that is, the menu page switching intention in this embodiment. . Specifically, based on the initial dial speed immediately after the start of the operation and the distribution of the final cursor movement amount in the operation, a prediction formula that predicts the cursor movement amount from the initial dial speed by single regression analysis or univariate discriminant analysis Stand up.

まず、単回帰分析による予測式の算出方法について説明する。単回帰分析のイメージ図を図６に示す。横軸にダイアル初速、縦軸にそのときの最終的なカーソル移動量をプロットすると、多少のばらつきが出るものの（カーソル移動量は、整数値でカウントするため、Y方向のばらつきはない）、図６に示すような直線上の分布が形成され、単回帰分析により回帰直線を求めることができる。このとき、先述の理論では、回帰直線の切片が０となるはずであるが、実際には、ダイアルの摩擦力や操作力の分解能のために、切片が０となることはない。また、ダイアルと操作者の位置関係により、ダイアルの正方向と負方向では操作条件が異なるために、別の回帰直線となる。更に、個人によって、ダイアルの回し方は異なるため、回帰直線の傾き及び切片は個人によって異なる。以上のことから、回帰直線を求めるためには、個人の操作履歴を使用し、ダイアル操作方向の正、負を独立に単回帰分析を実施する必要がある。   First, the calculation method of the prediction formula by single regression analysis will be described. An image of single regression analysis is shown in FIG. Plotting the initial dial speed on the horizontal axis and the final cursor movement amount on the vertical axis shows some variation (the cursor movement amount is counted as an integer value, so there is no variation in the Y direction). 6 is formed, and a regression line can be obtained by single regression analysis. At this time, according to the theory described above, the intercept of the regression line should be 0, but in practice, the intercept does not become 0 due to the resolution of the frictional force and operating force of the dial. In addition, due to the positional relationship between the dial and the operator, the operation conditions are different between the positive direction and the negative direction of the dial. Furthermore, since the dialing method varies depending on the individual, the slope and intercept of the regression line vary depending on the individual. From the above, in order to obtain a regression line, it is necessary to use a single operation history and perform a single regression analysis independently on the positive and negative dial operation directions.

次に、単回帰分析の手順を説明する。ダイアル操作がある度に、ダイアル初速(X)と、その操作における最終的なカーソル移動量(Y)とから、図７に示す形式の操作履歴テーブル（操作履歴記憶手段）を更新する。操作履歴テーブルは、ダイアルの操作方向により正方向（＋）と負方向（−）の各々が用意されており、操作方向に応じて該当する列の値を操作結果として更新する。初期状態の操作履歴テーブルは全ての欄が０である。ダイアル操作がある度に第１行（n）の欄の値に１を加え、第２行（ΣiXi）の欄の値にダイアル初速（X）を、第３行（ΣiXi 2）の欄の値にX2を各々加算する。次に、第４行（ΣiYi）の欄の値にカーソル移動量(Y)を、第５行（ΣiYi 2）の欄の値にY2を加算する。但し、操作に伴って頁切替が発生した場合、カーソル移動量（Y）は、頁切替に至るまでのカーソル移動量に正方向の場合１を加えた値、負方向の場合１を減じた値とする。例えば、図３（ａ）の状態から正方向に操作を開始し、２頁目に切り替わった場合は、２頁目における最終的なカーソル位置に関わらず、2+1 = 3 をカーソル移動量とする。また、図３（ｂ）の状態から負方向に操作を開始し、１頁目に切り替わった場合は、１頁目における最終的なカーソル位置に関わらず、1-1 = 2をカーソル移動量とする。これは、頁切替が発生する場合、操作者は操作開始時に、頁切替後の選択位置をねらうことはなく、まずはカーソルを画面範囲外に持っていくことを意識するため、実質的なカーソル移動量は、頁切替に至るまでのカーソル移動量±１とするのが合理的であるためである。最後に、第６行（ΣiXiYi）の欄の値に、ダイアル初速(X)とカーソル移動量 (Y)の積を加算する。このときのカーソル移動量(Y)も、先述の頁切替に関する補正を行った値である。 Next, the procedure of single regression analysis will be described. Every time there is a dial operation, the operation history table (operation history storage means) in the format shown in FIG. 7 is updated from the initial dial speed (X) and the final cursor movement amount (Y) in that operation. In the operation history table, a positive direction (+) and a negative direction (−) are prepared depending on the operation direction of the dial, and the value of the corresponding column is updated as an operation result according to the operation direction. In the operation history table in the initial state, all fields are zero. Each time there is a dial operation, 1 is added to the value in the first row (n) column, the dial initial speed (X) is added to the value in the second row (Σ i X i ), and the third row (Σ i X i 2 ) Add X 2 to the value in the column. Next, the cursor movement amount (Y) is added to the value in the fourth row (Σ i Y i ) column, and Y 2 is added to the value in the fifth row (Σ i Y i 2 ) column. However, when page switching occurs in response to an operation, the cursor movement amount (Y) is a value obtained by adding 1 to the cursor movement amount up to the page switching in the positive direction and subtracting 1 in the negative direction. And For example, when the operation is started in the forward direction from the state of FIG. 3A and the second page is switched, 2 + 1 = 3 is set as the cursor movement amount regardless of the final cursor position on the second page. To do. When the operation is started in the negative direction from the state of FIG. 3B and the first page is switched, 1-1 = 2 is set as the cursor movement amount regardless of the final cursor position on the first page. To do. This means that when page switching occurs, the operator does not aim for the selected position after page switching at the start of the operation, but first considers moving the cursor outside the screen range, so that the substantial cursor movement This is because it is reasonable to set the amount to the cursor movement amount ± 1 until page switching. Finally, the product of the dial initial speed (X) and the cursor movement amount (Y) is added to the value in the sixth line (Σ i X i Y i ). The cursor movement amount (Y) at this time is also a value obtained by performing the correction related to page switching described above.

以上のように、逐次更新される操作履歴テーブルを元に、回帰直線の傾き（a+, a-）、切片（b+, b-）を求める。正方向の回帰直線を求める場合、操作履歴テーブルの＋の列の値から、<X> =ΣiXi / n , <Y> =ΣiYi / n , Sxx = ΣiXi 2 / n - （ΣiXi）2 , Sxy = (ΣiXiYi) / n - <X><Y> を各々求め、a+ = Sxy / Sxx, b+ = <Y> - Sxy/Sxx <X> とする。更に、寄与率R+ 2 = Sxy2 / Sxx / Syy を求める。負方向の回帰直線を求める場合は、操作履歴テーブルの−の列の値から、同様の計算で、a-, b- , R- 2 を求める。寄与率（R+ 2 , R- 2）は、回帰直線による予測の精度を表し、後述する反力パターン変更可否の判定に使用する。回帰式 Y = a+ X + b+, Y = a- X + b- が求まれば、ダイアル初速Xを該当する操作方向の回帰式に代入して実数Yを求め、この値の小数点第一位を四捨五入し整数値が、そのときのカーソル移動量の推定値となる。単回帰分析は、比較的簡略な操作履歴テーブルと計算式により求めることができるため、演算負荷の低減に効果があるが、ダイアル初速とカーソル移動量の間に理想的な線形関係が成立することを前提とするため、実環境に適用した場合は、推定精度に限界が生じる。特に、図２に示すようなジョグダイアルの場合、ダイアルの半周分程度が操作面の裏に隠れてしまうため、一回の操作で回転させることのできるダイアル角度には限界があり、操作量が大きくなると複数回に分けて操作する必要が生じる。一回の操作と複数回操作では、ダイアル初速とカーソル移動量の分布に不連続が発生し、必ずしも理想通りにダイアル初速とカーソル移動量の間に線形関係が成立しない場合が発生する。このような状況に対処するには、次に説明する判別分析が有効である。 As described above, the slope (a + , a − ) and the intercept (b + , b − ) of the regression line are obtained based on the operation history table that is sequentially updated. When obtaining a regression line in the positive direction, from the value in the + column of the operation history table, <X> = Σ i X i / n, <Y> = Σ i Y i / n, Sxx = Σ i X i 2 / n-(Σ i X i ) 2 , Sxy = (Σ i X i Y i ) / n-<X><Y> is found respectively, a + = Sxy / Sxx, b + = <Y>-Sxy / Sxx Let it be <X>. Furthermore, determining the contribution ratio R + 2 = Sxy 2 / Sxx / Syy. When obtaining a negative direction of the regression line, the operation history table - from the value of the column, in a similar calculation, a -, b -, R - Request 2. The contribution ratios (R + 2 , R − 2 ) represent the accuracy of prediction based on the regression line, and are used to determine whether or not the reaction force pattern can be changed, which will be described later. Once the regression equation Y = a + X + b + , Y = a - X + b - is found, substitute the initial dial speed X into the regression equation for the corresponding operating direction to find the real number Y, The integer value obtained by rounding the number of places is an estimated value of the cursor movement amount at that time. Since single regression analysis can be obtained with a relatively simple operation history table and calculation formula, it is effective in reducing the computational load, but an ideal linear relationship is established between the initial dial speed and the amount of cursor movement. Therefore, when applied to a real environment, the estimation accuracy is limited. In particular, in the case of a jog dial as shown in FIG. 2, the dial angle that can be rotated by one operation is limited because the half of the dial is hidden behind the operation surface, and the operation amount is large. Then, it will be necessary to operate in multiple times. In a single operation and a plurality of operations, discontinuity occurs in the distribution of the initial dial speed and the amount of cursor movement, and there is a case where a linear relationship does not necessarily hold between the initial dial speed and the amount of cursor movement. In order to cope with such a situation, the discriminant analysis described below is effective.

次に、判別分析による予測式の算出方法について説明する。判別分析のイメージ図を図８に示す。図８は、最終的なカーソル移動量（整数値）を群と見なし、各群におけるダイアル初速の発生頻度を確率分布で表現したものである。判別分析では、あるダイアル初速(X)がどの群に属するかを、マハラノビス汎距離の比較から求める手法である。具体的には、各群の確率分布を正規分布と仮定して、全ての群(j)の境界を判別値（Cj-1, Cj）として求め、ダイアル初速(X)がどの群の範囲に入るかによって、対応する群（＝カーソル移動量）を予測する。このとき、各群について、隣の群に誤って予測してしまう確率（誤判別率；Pj-1, Pj ）を統計的に算出し、各群の推定精度（Aj = 1 − ( Pj-1 + Pj ) ）を求める。各群の推定精度（Aj）は、後述する反力パターン変更可否の判定に使用する。 Next, the calculation method of the prediction formula by discriminant analysis is demonstrated. An image of discriminant analysis is shown in FIG. FIG. 8 represents the final cursor movement amount (integer value) as a group, and expresses the frequency of occurrence of the initial dial speed in each group as a probability distribution. Discriminant analysis is a technique for determining to which group a certain initial dial speed (X) belongs by comparing Mahalanobis's general distances. Specifically, assuming the probability distribution of each group as a normal distribution, the boundaries of all groups (j) are determined as discriminant values (C j-1 , C j ), and the dial initial speed (X) Corresponding groups (= cursor movement amount) are predicted depending on whether they fall within the range. At this time, for each group, the probability (misclassification rate; P j-1 , P j ) of erroneously predicting the adjacent group is statistically calculated, and the estimation accuracy of each group (A j = 1 − ( P j-1 + P j )). The estimated accuracy (A j ) of each group is used to determine whether or not a reaction force pattern can be changed, which will be described later.

次に、判別分析の手順を説明する。ダイアル操作がある度に、ダイアル初速（X）と、その操作における最終的なカーソル移動量(j)とから、図９の形式の操作履歴テーブルを更新する。本実施例では、８個の選択項目から成るメニュを想定しているため、カーソル移動量は±7の範囲の整数値となり、テーブルの列もそれに対応している。初期状態のテーブルは全ての欄が０である。ダイアル操作がある度に、カーソル移動量（j）に対応する列の更新を行う。但し、ここでのカーソル移動量(j)は、回帰分析の場合と同様、操作に伴って頁切替が発生した場合、カーソル移動量（j）は、頁切替に至るまでのカーソル移動量に、正方向の場合１を加えた値、負方向の場合１を減じた値とする。このカーソル移動量(j)に対応する列について、第１行(nj)の欄の値に１を加え、第２行（ΣiXij）の値の欄にダイアル初速(X)を、第３行（ΣiXij 2）の欄の値にX2を各々加算する。このように、操作がある度に逐次更新される操作履歴テーブルを元に、その操作における最終的なカーソル移動量(j)の境界(Cj-1, Cj)、誤判別率（Pj-1, Pj）、当該群と両隣の群の推定精度（Aj-1, Aj, Aj+1）を算出する。最終的なカーソル移動量が(j)であった場合、更新された操作履歴テーブルの値から、<Xj> =ΣiXij / nj ,σj = ( nj / (nj − 1) (ΣiXij 2 / nj - <Xj>2 ) )1/2を求める。 Next, a procedure for discriminant analysis will be described. Each time there is a dial operation, the operation history table in the format of FIG. 9 is updated from the initial dial speed (X) and the final cursor movement amount (j) in that operation. In this embodiment, a menu consisting of eight selection items is assumed, so the cursor movement amount is an integer value in the range of ± 7, and the table columns also correspond to it. In the initial state table, all columns are zero. Each time there is a dial operation, the column corresponding to the cursor movement amount (j) is updated. However, the cursor movement amount (j) here is the same as in the case of regression analysis. When page switching occurs in response to an operation, the cursor movement amount (j) is the cursor movement amount until page switching. In the positive direction, 1 is added, and in the negative direction, 1 is subtracted. For the column corresponding to this cursor movement amount (j), 1 is added to the value in the first row (n j ) column, the dial initial speed (X) is added to the value column in the second row (Σ i X ij ), X 2 is added to the value in the column of the third row (Σ i X ij 2 ). In this way, based on the operation history table that is sequentially updated each time an operation is performed, the boundary (C j-1 , C j ) of the final cursor movement amount (j) in the operation, the misclassification rate (P j −1 , P j ), and the estimation accuracy (A j−1 , A j , A j + 1 ) of the group and the adjacent groups are calculated. If the final cursor movement amount is (j), <X j > = Σ i X ij / n j , σ j = (n j / (n j − 1) ) (Σ i X ij 2 / n j- <X j > 2 )) 1/2 is obtained.

そして、Cj-1 = ( <Xj-1>σj + <Xj>σj-1 ) / (σj-1 + σj), Cj = ( <Xj>σj+1 + <Xj+1>σj ) / (σj + σj+1), Pj-1 = Pr{ z > ( Cj-1 - <Xj-1> ) / σj-1 }, Pj = Pr{ z > ( Cj - <Xj> ) / σj } , Aj-1 = 1 − ( Pj-2 + Pj-1), Aj = 1 − ( Pj-1 + Pj), Aj+1 = 1 − ( Pj + Pj+1) を求め、図１０（ａ），（ｂ）のような分析結果テーブルに各計算結果を保持する。上記式におけるPr{ }は、標準正規分布において{ } 内の条件が成立する累積確率である。また、カーソル移動量の上下限（本実施例では、j= -7 or +7 ）の場合及び j = -1 or +1の場合は、片側に対応する操作が存在しないため、片側についてのみC, P, Aを計算すればよい。以上で、図１０の分析結果テーブルが更新された後は、あるダイアル初速（X）が分析結果テーブルの境界値Cに対して属する群が、カーソル移動量(j)の推定値となる。判別分析は、隣り合う群間の分布に基づいて推定を行い、回帰分析のようなダイアル初速とカーソル移動量間の線形関係を前提としないため、先述の一回の操作と複数回操作の違いにより、ダイアル初速とカーソル移動量の分布に不連続が生じるような場合にも、精度良く推定が可能となるメリットがある。但し、計算には、より多くの記憶領域、演算量が必要となる。回帰分析を用いるか、判別分析を用いるかは、推定精度とコストのトレードオフにより決定すべきである。 And C j-1 = (<X j-1 > σ j + <X j > σ j-1 ) / (σ j-1 + σ j ), C j = (<X j > σ j + 1 + <X j + 1 > σ j ) / (σ j + σ j + 1 ), P j-1 = Pr {z> (C j-1- <X j-1 >) / σ j-1 }, P j = Pr {z> (C j- <X j >) / σ j }, A j-1 = 1 − (P j-2 + P j-1 ), A j = 1 − (P j-1 + P j ), A j + 1 = 1− (P j + P j + 1 ) are obtained, and each calculation result is held in the analysis result table as shown in FIGS. Pr {} in the above formula is the cumulative probability that the condition in {} is satisfied in the standard normal distribution. In the case of the upper and lower limits of the cursor movement amount (in this example, j = -7 or +7) and j = -1 or +1, there is no operation corresponding to one side, so C only on one side. , P, A can be calculated. As described above, after the analysis result table of FIG. 10 is updated, a group to which a certain dial initial speed (X) belongs to the boundary value C of the analysis result table becomes an estimated value of the cursor movement amount (j). Discriminant analysis estimates based on the distribution between adjacent groups and does not assume the linear relationship between the initial dial speed and cursor movement as in regression analysis, so the difference between the previous operation and multiple operations Thus, there is an advantage that estimation can be performed with high accuracy even when discontinuity occurs between the initial dial speed and the cursor movement amount distribution. However, more storage area and calculation amount are required for the calculation. Whether to use regression analysis or discriminant analysis should be determined by a tradeoff between estimation accuracy and cost.

次に、操作者が意図する操作をサポートする反力パターンの決定方法を説明する。ここでは、予め設定された基本反力パターンについて、後述するディテント、減衰力、移動量ゲインなどを操作意図に応じて変更することにより反力パターンを決定する。   Next, a method for determining a reaction force pattern that supports an operation intended by the operator will be described. Here, with respect to a preset basic reaction force pattern, a reaction force pattern is determined by changing a detent, a damping force, a movement amount gain, and the like, which will be described later, according to the operation intention.

先述のダイアル初速によるカーソル移動量の推定により、操作者の選択位置又は頁切替意図の推定が可能である。すなわち、現在のカーソル位置に対して、カーソル移動量の推定値を加算した位置が、同一頁内の選択位置であれば、そこが操作者の意図する選択位置であり、次頁又は前頁の選択位置であれば、頁切替意図と判定する。操作意図が同一頁内の選択位置であれば、その位置でダイアルが停止しやすくなるよう反力を変更し、操作意図が頁切替であれば、頁切替に至るまでの操作負荷を減少させる。更に、頁切り替え後の初期の選択位置、すなわち、本実施例においては、１頁目から２頁目に切り替わった際は２頁目の上端、２頁目から１頁目に切り替わった際は１頁目の下端、においてダイアルが停止しやすくなるよう反力を変更する。   By estimating the amount of cursor movement at the dial initial speed described above, it is possible to estimate the operator's selection position or page switching intention. That is, if the position obtained by adding the estimated value of the cursor movement amount to the current cursor position is the selection position within the same page, this is the selection position intended by the operator, and is the next page or the previous page. If it is the selected position, it is determined that the page is intended to be switched. If the operation intention is a selected position within the same page, the reaction force is changed so that the dial is likely to stop at that position. If the operation intention is page switching, the operation load up to page switching is reduced. Further, the initial selection position after page switching, that is, in this embodiment, when switching from the first page to the second page, the upper end of the second page, and when switching from the second page to the first page, 1 is selected. The reaction force is changed so that the dial can be easily stopped at the lower end of the page.

まず、ダイアルには、基本反力パターンとして、図１１に示す反力が予め設定されている。図１１は、横軸にダイアルの回転角、縦軸に反力ポテンシャルを図示したものである。反力ポテンシャルは、反力パターンを視覚的にイメージしやすいようにするために、説明に用いているが、実際に発生する反力は、反力ポテンシャルを回転角で微分し、符号を反転させた値である。図１１に示すように、基本反力パターンは、各選択位置に対応したディテント（くぼみ）をもち、１頁目と２頁目の境界においては山状の反力が発生する。選択位置の上端と下端においては、それ以上ダイアルが回転しないようなストッパーが設定してある。これにより、操作者は、ダイアルを回転操作することで、各選択位置に応じたクリック感、頁切替の際に山を乗り越えるような感触、リスト上下端においての制動感を感じることができ、触覚により、カーソルの移動状況を把握することができる。更に、基本反力パターンとして、図１２に示す減衰力が、全ての回転角に渡って予め設定されている。減衰力は、ダンパーとも呼ばれ、ダイアルの回転速度に比例する反力である。これにより、ダイアルに滑らかな感触が発生し、操作品質を高める効果がある。   First, the reaction force shown in FIG. 11 is preset in the dial as a basic reaction force pattern. FIG. 11 shows the dial rotation angle on the horizontal axis and the reaction force potential on the vertical axis. The reaction force potential is used in the description to make it easier to visually visualize the reaction force pattern, but the reaction force actually generated is obtained by differentiating the reaction force potential with the rotation angle and inverting the sign. Value. As shown in FIG. 11, the basic reaction force pattern has detents (recesses) corresponding to the selected positions, and a mountain-like reaction force is generated at the boundary between the first page and the second page. Stoppers are set at the upper and lower ends of the selected position so that the dial does not rotate any further. As a result, the operator can feel the click feeling according to each selected position, the feeling of climbing over the mountains when switching pages, and the braking feeling at the upper and lower ends of the list by rotating the dial. Thus, it is possible to grasp the movement status of the cursor. Further, as the basic reaction force pattern, the damping force shown in FIG. 12 is preset over all rotation angles. The damping force is also called a damper and is a reaction force proportional to the rotational speed of the dial. As a result, the dial has a smooth feel and has the effect of improving the operation quality.

ダイアル初速により、同一頁内の選択位置を選択しようとしている意図が推定できた場合は、基本反力パターンから、推定される選択位置に対する引き込み力を増加させる。例えば、操作開始時に１頁目の１番目にカーソルが存在し、ダイアル初速により、１頁目の３番目の選択が推定された場合は、図１３に示すように、対応するディテントを深く（引き込み力を増加）するよう反力パターンを変更する。更に、３番目のディテント区間において減衰力を増加させる。減衰力の増加は、図１４に示すように、基本の減衰力の傾きを矢印で示す負方向に増大させ、操作速度に対して大きな反力が発生するように設定する。これらの引き込み力の増加と減衰力の増加により、ダイアルは、推定される選択位置である１頁目の３番目の選択位置で停止しやすくなる。このとき、操作者はダイアルを通して所望の選択位置に引き込まれ、引き込まれると同時に、滑らかに制動する間隔が得られ、ダイアルの停止に対して、違和感無く対応することができる。   If the intention to select a selected position within the same page can be estimated by the initial dial speed, the pulling force for the estimated selected position is increased from the basic reaction force pattern. For example, when the cursor is present at the first position of the first page at the start of the operation and the third selection of the first page is estimated by the initial dial speed, the corresponding detent is deeply drawn (as shown in FIG. 13). Change the reaction force pattern to increase the force). Further, the damping force is increased in the third detent section. As shown in FIG. 14, the increase of the damping force is set so that the inclination of the basic damping force is increased in the negative direction indicated by the arrow, and a large reaction force is generated with respect to the operation speed. Due to the increase in the pulling force and the increase in the damping force, the dial is likely to stop at the third selected position on the first page, which is the estimated selected position. At this time, the operator is drawn into a desired selection position through the dial, and at the same time, a smooth braking interval is obtained, and the stop of the dial can be dealt with comfortably.

すなわち、操作開始直後のダイアル初速により、操作者が指示しようとしている表示画面上の選択対象を推定し、ポインタがこの選択対象を指示した時点でダイアルが停止しやすくなるように操作反力を変更することにより、操作者が指示しようとしているメニュやアイコンを確実に選択させることが可能となる。また、選択対象を指示した時点でダイアルが停止しやすくなるため、指示操作において最も時間と注意を要する指示位置の微調整が容易となり、操作時間の短縮と操作性の向上に効果がある。   In other words, the selection target on the display screen that the operator intends to instruct is estimated based on the initial dial speed immediately after the operation starts, and the operation reaction force is changed so that the dial can be easily stopped when the pointer indicates the selection target. By doing this, it is possible to reliably select the menu or icon that the operator intends to instruct. In addition, since the dial can be easily stopped when the selection target is instructed, it is easy to finely adjust the indication position that requires the most time and attention in the instruction operation, which is effective in shortening the operation time and improving the operability.

また、ダイアル初速により、頁切替の意図が推定できた場合は、基本反力パターンから、頁切替に至るまでの区間について、操作量に対するカーソル移動量ゲインの増加、操作反力量の減少、減衰力の減少を併せて実施する。例えば、操作開始時に１頁目の１番目にカーソルが存在し、ダイアル初速により、２頁目への頁切替が推定された場合は、図１５に示すように、１頁目２番目から１頁下端（４番目）までの間のディテント間隔を短くする。これにより、少ない操作量でカーソル移動が可能となる（移動量ゲイン増加）。また、この区間のディテントを浅くすることにより、ダイアルの操作反力が減少する（反力量減少）。更に、この区間の減衰力を図１６に示すように、基本の傾きから、矢印で示す正方向に緩和してやることで、ダイアルの抵抗感が減少する（減衰力減少）。これらの反力変化により、操作者は頁切替までのダイアル操作を短く、軽く、素早く実施することが可能となり、操作者の筋負荷の低減と操作時間の短縮が図られる。   In addition, if the page switching intent can be estimated from the initial dial speed, the cursor movement gain gain, the operation reaction force decrease, and the damping force will increase for the interval from the basic reaction force pattern to the page switching. In conjunction with this reduction. For example, if the cursor is present at the first page of the first page at the start of the operation and the page switching to the second page is estimated by the initial dial speed, the second page to the first page from the first page as shown in FIG. Shorten the detent interval to the bottom (fourth). As a result, the cursor can be moved with a small amount of operation (movement amount gain increase). In addition, by reducing the detent of this section, the dial reaction force decreases (reaction force amount decreases). Further, as shown in FIG. 16, the damping force in this section is relaxed in the positive direction indicated by the arrow from the basic inclination, so that the dial resistance is reduced (decrease in damping force). Due to these reaction force changes, the operator can perform the dialing operation up to the page switching in a short, light and quick manner, thereby reducing the operator's muscle load and shortening the operation time.

すなわち、操作開始直後のダイアル初速により、操作者が画面表示範囲外の選択対象を指示しようとしていることを推定し、表示画面の切替に至るまでの操作負担を減少させるように操作反力を変更することにより、複数頁にまたがるメニュを指示する場合等において、頁切替を行う際の操作負担が減少するため、操作時間の短縮と操作性の向上に効果がある。   That is, based on the initial dial speed immediately after the start of the operation, it is estimated that the operator is going to instruct the selection target outside the screen display range, and the operation reaction force is changed so as to reduce the operation burden until switching the display screen As a result, when a menu that spans a plurality of pages is designated, the operation burden at the time of page switching is reduced, which is effective in shortening the operation time and improving the operability.

また、操作負担を減少させる操作反力の変化として、操作量に対するカーソル移動量ゲインの増加（画面指示位置移動量ゲインの増加）、操作反力量の減少、減衰力の減少のうち、少なくとも１つを用いることにより、操作量又は操作力を減少させることができ、操作者の筋負担の低減と、操作時間の短縮の効果がある。   In addition, as a change in the operation reaction force that reduces the operation load, at least one of an increase in cursor movement amount gain with respect to the operation amount (increase in screen instruction position movement amount gain), a decrease in operation reaction force amount, and a decrease in damping force. By using, the operation amount or the operation force can be reduced, and there is an effect of reducing the burden on the operator and shortening the operation time.

更に、頁切替後の初期位置で、前述の選択位置の推定で用いた反力変化と同様の方法で、引き込み力の増加、減衰力の増加を実施することで、ダイアルを停止しやすくする。   Further, the dial is easily stopped by increasing the pulling force and the damping force at the initial position after the page switching by the same method as the reaction force change used in the estimation of the selected position described above.

すなわち、表示画面切替後の所定の画面指示位置をポインタが指示した時点でダイアルが停止しやすくなるように操作反力を変更することにより、複数頁にまたがるメニュを指示する場合等において、頁切替により画面が刷新された際に、予め所定の初期位置に指示位置が留まりやすくなる。操作者は通常、画面が刷新された際に、最も誘目性の高い指示位置に視線が移動し、その後にメニュの探索を始めるため、頁切替後の指示位置が初期位置にない場合は、視線の往復が発生し、探索に時間がかかる傾向がある。したがって、頁切替後の所定の初期位置に指示位置が留まりやすくなることで、メニュ探索のための視線移動が一方向に統制しやすく、メニュ探索が容易になる効果がある。   In other words, page switching is possible when a menu that spans multiple pages is specified by changing the reaction force so that the dial is easy to stop when the pointer indicates the predetermined screen indication position after switching the display screen. Thus, when the screen is renewed, the designated position is likely to stay in a predetermined initial position in advance. Normally, when the screen is renewed, the line of sight moves to the most attractive indication position and then searches for the menu, so if the indication position after page switching is not at the initial position, the line of sight Tends to take a long time to search. Therefore, since the designated position is likely to remain at a predetermined initial position after page switching, the line-of-sight movement for menu search can be easily controlled in one direction, and the menu search is facilitated.

本実施例のように、メニュ画面が頁単位で切り替わるような提示方法の場合、頁切替後の初期位置にカーソルが確実に停止することで、メニュの探索が容易になることが実験からわかっている。これは、通常、カーソルは選択位置が明確になるよう、誘目性が高い表示を行うため、頁切替の直後は、まずカーソルに視線が誘導される。従って、切り替え後のカーソル位置が頁の上下端等、初期位置にない場合は、操作者においてはメニュ探索のために視線の往復が発生し、探索に時間がかかることになる。しかしながら、切り替え後のカーソル位置が頁の上下端等、初期位置に停止すれば、メニュ探索のための視線移動が一方向に統制しやすく、メニュ探索が容易になる。   As shown in this example, in the presentation method in which the menu screen is switched in units of pages, the experiment shows that the menu can be easily searched by surely stopping the cursor at the initial position after page switching. Yes. This is because the display is highly attractive so that the selection position of the cursor is clear, and therefore, the line of sight is first guided to the cursor immediately after the page switching. Therefore, when the cursor position after switching is not at the initial position such as the upper and lower ends of the page, the operator reciprocates the line of sight for menu search, and the search takes time. However, if the cursor position after switching stops at the initial position such as the top and bottom of the page, the line-of-sight movement for menu search can be easily controlled in one direction, and the menu search becomes easy.

次に、ダイアル制御演算手段１０５における処理手順を図１７のフローチャートに基づいて説明する。   Next, the processing procedure in the dial control calculation means 105 will be described based on the flowchart of FIG.

まず、ステップＳ１１において、ダイアルの回転速度の算出を行う。ダイアル位置検出手段１０４から入力されるダイアル位置情報を一定周期でサンプリングし、ダイアル位置情報の差分値をサンプリング周期で除した値がダイアルの回転速度となる。   First, in step S11, the rotation speed of the dial is calculated. The dial position information input from the dial position detecting means 104 is sampled at a constant period, and the value obtained by dividing the difference value of the dial position information by the sampling period is the dial rotation speed.

次に、ステップＳ１２において、操作者の操作状況の判定を行う。前サイクルでダイアルの回転速度が所定の操作検出閾値未満で、且つ、今サイクルで操作検出閾値以上となった場合は「操作開始」と判定し、ステップＳ１３に移行する。また、前サイクルでダイアルの回転速度が操作検出閾値以上で、且つ、今サイクルで操作検出閾値未満となった場合は「操作終了」と判定し、ステップＳ１４に移行する。その他の場合、すなわち、ダイアルの回転速度が前サイクル、今サイクル共に操作検出閾値以上の場合（操作継続中の場合）、又は前サイクル、今サイクル共に操作検出閾値以下の場合（操作無しの場合）は、今サイクルの処理を終了する。   Next, in step S12, the operation status of the operator is determined. If the dial rotation speed is less than the predetermined operation detection threshold value in the previous cycle and exceeds the operation detection threshold value in the current cycle, it is determined as “operation start”, and the process proceeds to step S13. If the dial rotation speed is greater than or equal to the operation detection threshold in the previous cycle and less than the operation detection threshold in the current cycle, it is determined that the operation has ended, and the process proceeds to step S14. In other cases, that is, when the rotation speed of the dial is equal to or higher than the operation detection threshold for both the previous cycle and the current cycle (when the operation is continuing), or when the rotation speed is lower than the operation detection threshold for both the previous cycle and the current cycle (when there is no operation). Ends the processing of the current cycle.

ステップＳ１２において「操作開始」と判定された場合は、ステップＳ１３において、操作開始時のダイアル初速として、ステップＳ１２で判定に使用したダイアルの回転速度をバッファに一時記憶する。また、操作開始時点でのカーソル位置も合わせてバッファに一時記憶する。   If it is determined in step S12 that "operation start", in step S13, the dial rotation speed used in the determination in step S12 is temporarily stored in the buffer as the dial initial speed at the start of operation. In addition, the cursor position at the start of operation is also temporarily stored in the buffer.

次に、ステップＳ１４において、現状の推定精度で、操作意図の推定が可能か否かを判定する。操作意図の推定精度は、先述の回帰分析を実施する場合、寄与率（R+ 2, R- 2）を使用し、今サイクルの回転方向が正方向の場合はR+ 2が、回転方向が負方向の場合はR- 2が、推定精度閾値以上であれば、推定精度は十分と判断する。また、判別分析の場合は、先述の各カーソル移動量の推定精度Aj の内の最小値 min(Aj)が推定精度閾値以上であれば、推定精度は十分と判断する。推定精度閾値は、誤判別をどのくらい許容するかという設計要件に関わるが、快適な操作を実現するためには、0.9以上の設定が必要と考えられる。推定精度が十分と判断される場合はステップＳ１５に移行し、不十分と判断される場合は、今サイクルを終了する。 Next, in step S14, it is determined whether or not the operation intention can be estimated with the current estimation accuracy. For the estimation accuracy of the operation intention, the contribution rate (R + 2 , R - 2 ) is used when the regression analysis described above is performed. If the rotation direction of the current cycle is positive, R + 2 is calculated. In the negative direction, if R - 2 is equal to or greater than the estimation accuracy threshold, it is determined that the estimation accuracy is sufficient. In the case of discriminant analysis, if the minimum value min (A j ) of the estimation accuracy A j of each cursor movement amount is equal to or greater than the estimation accuracy threshold, it is determined that the estimation accuracy is sufficient. The estimated accuracy threshold is related to the design requirement of how much misclassification is allowed, but it is considered that a setting of 0.9 or more is necessary to realize a comfortable operation. If it is determined that the estimation accuracy is sufficient, the process proceeds to step S15. If it is determined that the estimation accuracy is insufficient, the current cycle is terminated.

次に、ステップＳ１５において、ダイアル初速による意図推定を実施する。回帰分析の場合は、先述の回帰式 Y = a+ X + b+, Y = a- X + b- に対して、ダイアル初速Xを該当する操作方向の回帰式に代入して実数Yを求め、この値の小数点第一位を四捨五入し整数値が、そのときのカーソル移動量の推定値となる。また、判別分析の場合は、ダイアル初速(X)が図１１の分析結果テーブルの境界値Cに対して属する群が、カーソル移動量の推定値となる。カーソル移動量の推定値が求まれば、現在のカーソル位置に対して、カーソル移動量の推定値を加算した位置が同一頁内の選択位置であれば、そこが操作者の意図する選択位置であり、次頁又は前頁の選択位置であれば、頁切替意図と判定する。 Next, in step S15, intention estimation based on the initial dial speed is performed. For regression analysis, the foregoing regression equation Y = a + X + b + , Y = a - X + b - relative to obtain the real number Y by substituting the operating direction of the regression equation to the appropriate dial initial velocity X The first decimal place of this value is rounded off, and the integer value becomes the estimated value of the cursor movement amount at that time. In the case of discriminant analysis, the group in which the dial initial speed (X) belongs to the boundary value C in the analysis result table of FIG. 11 is the estimated value of the cursor movement amount. If the estimated value of the cursor movement amount is obtained, if the position obtained by adding the estimated value of the cursor movement amount to the current cursor position is a selection position within the same page, this is the selection position intended by the operator. If there is a selection position of the next page or the previous page, it is determined that the page is intended to be switched.

次に、ステップＳ１６において、推定意図による反力パターンの変更を実施する。変更方法は、先に図１１〜図１６で説明した通りである。   Next, in step S16, the reaction force pattern is changed according to the estimation intention. The changing method is as described above with reference to FIGS.

ステップＳ１２において「操作終了」と判定された場合は、ステップＳ１７において反力パターンをリセット（解除）する。すなわち、反力パターンを基本反力パターン（図１１，図１２）に戻し、次の操作に備える。   If it is determined in step S12 that “operation is completed”, the reaction force pattern is reset (released) in step S17. That is, the reaction force pattern is returned to the basic reaction force pattern (FIGS. 11 and 12) to prepare for the next operation.

このように、操作開始時のダイアル初速により操作の終了を検知した時点で反力パターンをリセットして、反力パターンを基本反力パターンに戻すようにしたので、操作者が操作を中断した場合に、この操作の位置に対応した反力パターンの変更を解除して、次の操作の意図推定に対応することができるようになり、常に最新の操作意図に対応して効果的にダイアル操作時の上記各効果を得ることが可能となる。   In this way, when the end of the operation is detected by the initial dial speed at the start of the operation, the reaction force pattern is reset to return the reaction force pattern to the basic reaction force pattern, so the operator interrupts the operation In addition, it is possible to cancel the change of the reaction force pattern corresponding to the position of this operation and respond to the intention estimation of the next operation. Each of the above effects can be obtained.

次に、ステップＳ１８において、ステップＳ１３で一時記憶した操作開始時点でのカーソル位置と、操作終了時点でのカーソル位置との差から、今サイクルで終了した操作におけるカーソル移動量を算出し、ステップＳ１３で一時記憶したダイアル初速と合わせて、操作履歴テーブル（回帰分析の場合は図７，判別分析の場合は図９）を更新する。   Next, in step S18, the cursor movement amount in the operation completed in the current cycle is calculated from the difference between the cursor position at the operation start time temporarily stored in step S13 and the cursor position at the operation end time, and step S13. The operation history table (FIG. 7 in the case of regression analysis, and FIG. 9 in the case of discriminant analysis) is updated together with the dial initial speed temporarily stored in the above.

次に、ステップＳ１９において、推定式を更新する。回帰分析の場合は、先述の回帰式Y = a+ X + b+, Y = a- X + b- を求め、判別分析の場合は、先述の図１０の分析結果テーブルの値を更新する。 Next, in step S19, the estimation formula is updated. For regression analysis, the foregoing regression equation Y = a + X + b + , Y = a - X + b - a determined, if the discriminant analysis, updates the value of the analysis result table shown in FIG. 10 described previously.

以上説明したように、実施例１によれば、回転式入力装置であるジョグダイアルにおいて、操作開始直後のダイアル初速により、回帰分析又は判別分析の手法を使用して、操作者が選択しようとしている選択位置又は頁切替意図を推定し、選択位置にカーソルが止まりやすくなるよう反力パターンを変更したり、頁切替に至るまでの操作負荷を減少させたりし、更に頁切替後の初期位置にカーソルが止まりやすくなるよう操作反力を変更するようにしたので、操作者が意図した操作を確実に且つ低負荷で行わせることができる。また、基本反力パターンを反力パターンに変更する際には、常に操作者の意図する操作に応じたサポートが実施されるため、良好な操作性を確保することができる。更に、ダイアルの操作開始直後の操作速度により操作者の意図を推定するため、基本反力パターンを反力パターンに変更する際の時間的余裕を確保することができ、操作者に対し反力変更によるトランジェントを感じさせることがない。したがって、誤操作の防止と良好な操作性の両立が実現できる。   As described above, according to the first embodiment, in the jog dial that is the rotary input device, the selection that the operator is going to select using the regression analysis or the discriminant analysis method by the initial dial speed immediately after the operation is started. Estimate the position or page switching intention, change the reaction force pattern so that the cursor is likely to stop at the selected position, reduce the operation load until page switching, and the cursor will move to the initial position after page switching Since the operation reaction force is changed so as to be easily stopped, the operation intended by the operator can be performed reliably and with a low load. Further, when changing the basic reaction force pattern to the reaction force pattern, support according to the operation intended by the operator is always performed, so that good operability can be ensured. Furthermore, since the operator's intention is estimated based on the operation speed immediately after the dial operation starts, the time for changing the basic reaction force pattern to the reaction force pattern can be secured, and the reaction force can be changed for the operator. I don't feel a transient. Therefore, it is possible to realize both prevention of erroneous operation and good operability.

また、操作開始直後のダイアル初速と操作結果のデータを記録する操作履歴テーブルを用い、操作開始直後のダイアル初速と操作結果の分布から、操作者の操作意図を推定するようにしたので、操作開始直後のダイアル初速と操作結果（選択位置）の相関関係を操作者個人のデータにより構築することが可能となる。操作開始直後のダイアル初速と操作結果の間には正の相関関係が存在し、回帰分析や判別分析により操作者の意図推定が可能となるが、この相関関係は個人により傾向が異なることが知られている。したがって、操作者個人の操作履歴から相関関係を求めれば、より高精度に操作意図の推定が可能となり、後述する各効果が確実に得られるようになる。   In addition, using the operation history table that records the initial dial speed and operation result data immediately after the start of operation, the operator's intention to operate is estimated from the initial dial speed immediately after the start of operation and the distribution of operation results. It becomes possible to construct the correlation between the initial dial speed immediately after and the operation result (selected position) based on the data of the individual operator. There is a positive correlation between the initial dial speed immediately after the start of the operation and the operation result, and the operator's intention can be estimated by regression analysis or discriminant analysis, but this correlation is known to have different trends depending on the individual. It has been. Therefore, if the correlation is obtained from the operation history of the individual operator, the operation intention can be estimated with higher accuracy, and each effect described later can be obtained with certainty.

図１８〜図２９に示す実施例２では、２軸の回転式入力装置であるトラックボールを例として、トラックボールの操作開始直後の回転速度により、操作者が選択しようとしている画面上のアイコン位置を推定し、選択しようとしているアイコン位置でボールが停止しやすくなるようボールの操作反力パターンを変更し、誤操作防止と良好な操作性の両立を図る回転式入力装置について説明する。なお、実施例２では、実施例１と共通する先述した各効果の説明を適宜に省略する。   In the second embodiment shown in FIGS. 18 to 29, the position of the icon on the screen that the operator is trying to select based on the rotation speed immediately after the start of the operation of the trackball is taken as an example of a trackball that is a biaxial rotary input device. A rotary input device that changes the operation reaction force pattern of the ball so that the ball is likely to stop at the icon position to be selected and achieves both prevention of erroneous operation and good operability will be described. In the second embodiment, the description of the above-described effects common to the first embodiment is omitted as appropriate.

本実施例では、回転式入力装置を車両のセンター・クラスター設置することを想定している。そして、操作者識別手段により、操作者が運転者か助手席の同乗者かを識別し、操作者毎に操作履歴を記憶し、操作者に応じた操作意図推定を行うことにより、運転者、同乗者、双方に十分な効果が得られるような構成となっている。   In this embodiment, it is assumed that the rotary input device is installed in the center cluster of the vehicle. Then, the operator identifying means identifies whether the operator is a driver or a passenger in the passenger seat, stores an operation history for each operator, and estimates the operation intention according to the operator, The passengers and passengers are able to obtain sufficient effects.

回転式入力装置は、車両のインストルメント・パネル内のセンター・クラスターに設置され、運転席及び助手席の双方から操作が可能であり、図１８に示すような外観のボール２０２を有し、中心位置から円周方向にボール２０２を回転することにより、表示手段２０５に表示されるＧＵＩのアイコン選択等の操作を実施する。ボール２０２の左右には、選択したアイコンを決定するための決定スイッチ２０３Ｌ，２０３Ｒ（以下、総称２０３）が設置されている。これら左右の決定スイッチは同じ機能を有するが、運転席、助手席の双方から使用されるため、左右対称の位置に同一機能のスイッチを設けている。また、ボール２０２の手前左右には、現在の操作者が運転席に座っている人物か助手席に座っている人物かを識別するための操作者識別手段としての赤外線センサ２０４Ｌ，２０４Ｒ（以下、総称２０４）が各々設置されている。これら赤外線センサは発光部と受光部の２つ１組で構成されており、図示のように各々２つの開口部を有している。赤外線センサ２０４の設置位置は、車室内のレイアウト設計に依存するが、運転席又は助手席に着座している操作者が、自然にボールを操作した際、操作者側の赤外線センサのみ感知し、もう一方の赤外線センサ２０４は感知しないようにする必要がある。このため、図１９に示すように着座位置から自然に手（本例では、右手２０６）を延ばしてボール２０２を操作した際に、親指の付け根付近の掌低部分が来る位置に赤外線センサ２０４Ｒを設置するのが好適である。このとき、操作時の手の位置は、操作者の体格により変化することが考えられるが、設計時の標準着座位置及び標準体格を想定して位置決めを行ってもよい。また、人体寸法の統計データより、左右の赤外線センサ２０４における操作者の分離が厳しくなる方向の代表体格を用いて位置決めを行えば、更に確実な操作者着座位置の識別が可能である。   The rotary input device is installed in the center cluster in the instrument panel of the vehicle, can be operated from both the driver seat and the passenger seat, has a ball 202 having an appearance as shown in FIG. By rotating the ball 202 in the circumferential direction from the position, an operation such as selecting a GUI icon displayed on the display unit 205 is performed. On the left and right sides of the ball 202, determination switches 203L and 203R (hereinafter, generically 203) for determining a selected icon are installed. Although these right and left decision switches have the same function, they are used from both the driver's seat and the passenger seat, so switches having the same function are provided at symmetrical positions. Infrared sensors 204L and 204R (hereinafter, referred to as operator identification means) for identifying whether the current operator is a person sitting in the driver's seat or a person sitting in the passenger seat are on the left and right sides of the ball 202. A generic name 204) is installed. Each of these infrared sensors is composed of a pair of a light emitting unit and a light receiving unit, and each has two openings as shown in the figure. The installation position of the infrared sensor 204 depends on the layout design in the passenger compartment, but when the operator sitting in the driver's seat or the passenger's seat naturally operates the ball, only the infrared sensor on the operator side is sensed, The other infrared sensor 204 should not be detected. Therefore, as shown in FIG. 19, when the hand 202 (in this example, the right hand 206) is naturally extended from the sitting position and the ball 202 is operated, the infrared sensor 204R is placed at a position where the palm low part near the base of the thumb comes. It is preferable to install. At this time, although the position of the hand at the time of operation may change depending on the physique of the operator, positioning may be performed assuming the standard seating position and the standard physique at the time of design. Further, if the positioning is performed using the representative physique in a direction in which the separation of the operator in the left and right infrared sensors 204 becomes severe from the statistical data of the human body dimensions, the operator sitting position can be identified more reliably.

具体的には、本実施例のようにセンター・クラスターに設置する場合、体格の大きい操作者の方がより後方から手を延ばし、インストルメント・パネルのセンター・ライン２０７に、より平行に手が入る（αが小さい）ため、小指側がもう一方の赤外線センサ２０４Ｌに接近し、感知される危険性が高くなる。従って、本実施例では、９５パーセンタイルの体格を代表体格として、赤外線センサ２０４の位置決めを行えば、確実に操作者着座位置の識別が可能である。   Specifically, when installing in a center cluster as in this embodiment, an operator with a large physique extends his hand from the rear, and his hand is more parallel to the center line 207 of the instrument panel. Since it enters (α is small), the little finger side approaches the other infrared sensor 204L, and the danger of being sensed increases. Therefore, in this embodiment, if the infrared sensor 204 is positioned with the 95th percentile as the representative physique, the operator's seating position can be reliably identified.

本実施例では、操作者識別手段として非接触で感知可能な赤外線センサを例としているが、後述するように、センサへの接触が前提となる静電容量センサもしくは感圧センサを用いる場合も、センサの配置は同様の位置でよい。すなわち、図１８のようなセンター・クラスターに回転式入力装置を配置する場合、親指の付け根付近の掌底部分は、操作時のサポートとしてインストルメント・パネル面に接触するため、赤外線センサと２０４同様の位置に静電容量センサもしくは感圧センサを設置すれば、同様に操作者着座位置を識別することができる。   In the present embodiment, an infrared sensor that can be sensed in a non-contact manner is used as an example of the operator identification means. However, as described later, when using a capacitance sensor or a pressure-sensitive sensor that assumes contact with the sensor, The sensor may be arranged in the same position. That is, when the rotary input device is arranged in the center cluster as shown in FIG. 18, the palm bottom portion near the base of the thumb contacts the instrument panel surface as a support during operation. If a capacitance sensor or a pressure-sensitive sensor is installed at the position, the operator seating position can be similarly identified.

本実施例では、回転式入力装置であるトラックボールの操作対象として、図２０のような地図上のアイコン選択を想定する。図２０の地図画面は表示手段２０５に表示され、自車位置２１１を基準として、自車周辺の地図が表示されている。更に、地図画面上には、周囲の施設等を示すアイコン２１２ａ〜２１２ｄ（以下、総称２１２）が表示されており、回転式入力装置のボール２０２を回転させることにより、カーソル２１３が移動する。カーソル２１３をアイコン２１２ａ〜２１２ｄのいずれかに重畳させ、その状態で決定スイッチ２０３Ｌ又は２０３Ｒを押下することによりアイコンの決定操作を行う。アイコン２１２を選択、決定することにより、その施設の情報が表示されたり、その施設を目的地に設定するためのサブメニュが表示されたりする。   In this embodiment, it is assumed that an icon on the map as shown in FIG. 20 is selected as an operation target of a trackball which is a rotary input device. The map screen of FIG. 20 is displayed on the display means 205, and a map around the own vehicle is displayed with the own vehicle position 211 as a reference. Furthermore, icons 212a to 212d (hereinafter, generically 212) indicating surrounding facilities and the like are displayed on the map screen, and the cursor 213 moves by rotating the ball 202 of the rotary input device. The cursor 213 is superimposed on one of the icons 212a to 212d, and the determination operation of the icon is performed by pressing the determination switch 203L or 203R in that state. By selecting and determining the icon 212, information on the facility is displayed, or a submenu for setting the facility as a destination is displayed.

本実施例では、ボール操作によりカーソルが移動する方式を説明するが、本実施例の内容は、ボール操作により地図全体をスクロールさせて、所望のアイコンを地図画面中央の基準位置に移動させて決定する方式でも同様に適用可能である。また、トラックボールの代わりに、ジョイスティックを採用する場合も、ジョイスティックの傾倒量がカーソルの移動量もしくはスクロール量に比例するようなポジション・コントロール・タイプのジョイスティクであれば、本実施例の内容を適用可能である。   In this embodiment, a method of moving the cursor by a ball operation will be described. However, the content of this embodiment is determined by scrolling the entire map by the ball operation and moving a desired icon to a reference position at the center of the map screen. This method can be similarly applied. Also, when a joystick is used instead of a trackball, if the joystick tilt amount is proportional to the cursor movement amount or scroll amount, the contents of this embodiment will be described. Applicable.

次に、本実施例における回転式入力装置の構成を図２１のブロック図で説明する。回転式入力装置２０１は、操作端であるボール２０２と、ボール２０２の横方向（Ｘ軸）にトルクを発生するボール駆動手段（Ｘ軸）２２１Ｘと、ボール２０２のＸ軸方向の回転角を検出するボール位置検出手段（Ｘ軸）２２２Ｘと、ボール２０２の縦方向（Ｙ軸）にトルクを発生するボール駆動手段（Ｙ軸）２２１Ｙと、ボール２０２のＹ軸方向の回転角を検出するボール位置検出手段（Ｙ軸）２２２Ｙと、現在の操作者の着座位置を識別するため、操作者の手の存在を検出する左右の操作者検知手段２２３Ｌ，２２３Ｒと、ボール２０２によって選択された操作を決定する操作決定手段２２４Ｌ，２２４Ｒと、ボール制御演算手段２２５と、通信手段２２６とを備えている。また回転式入力装置２０１は、外部の操作・表示処理演算手段２２７、情報処理演算手段２２８及び表示手段２２９と接続されている。   Next, the configuration of the rotary input device in this embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG. The rotary input device 201 detects a ball 202 as an operation end, ball driving means (X axis) 221X that generates torque in the lateral direction (X axis) of the ball 202, and a rotation angle of the ball 202 in the X axis direction. Ball position detecting means (X axis) 222X, ball driving means (Y axis) 221Y for generating torque in the longitudinal direction (Y axis) of the ball 202, and ball position for detecting the rotation angle of the ball 202 in the Y axis direction In order to identify the detection means (Y axis) 222Y and the current operator's sitting position, the left and right operator detection means 223L and 223R for detecting the presence of the operator's hand and the operation selected by the ball 202 are determined. Operation determining means 224L and 224R, a ball control calculating means 225, and a communication means 226 are provided. The rotary input device 201 is connected to an external operation / display processing calculation unit 227, an information processing calculation unit 228, and a display unit 229.

ボール制御演算手段２２５は、少なくとも以下の動作を実行する。   The ball control calculation means 225 performs at least the following operations.

（１）ボール位置検出手段２２２Ｘ，２２２Ｙから出力される位置検出信号（X, Y）をデジタル化してボール位置情報(X, Y)及び決定操作信号に変換し、更に、ボール位置情報を１階微分して、ボールの回転速度(X, Y)を算出し、外部の操作・表示処理演算手段２２７にボール位置情報と決定操作信号を出力する。 (1) The position detection signals (X, Y) output from the ball position detection means 222X and 222Y are digitized and converted into ball position information (X, Y) and a determination operation signal. Differentiating, the rotation speed (X, Y) of the ball is calculated, and the ball position information and the determination operation signal are output to the external operation / display processing calculation means 227.

（２）上記ボールの回転速度(X, Y)と操作者検知手段２２３Ｌ，２２３Ｒの検出結果とから、後述するロジックに従って、現在の操作者に対応した操作意図（選択しようとしているアイコン）を推定し、その推定結果と操作・表示処理演算手段２２７から入力される基本反力パターンとから、操作者が意図する操作をサポートするよう反力パターンを決定する。 (2) Estimating the operation intention (the icon to be selected) corresponding to the current operator from the rotation speed (X, Y) of the ball and the detection results of the operator detection means 223L and 223R according to the logic described later. Then, the reaction force pattern is determined so as to support the operation intended by the operator from the estimation result and the basic reaction force pattern input from the operation / display processing calculation means 227.

（３）決定された反力パターンと上記ボール位置情報とから現在の発生トルク量(X, Y)を計算し、ボール駆動手段２２１Ｘ，２２１Ｙにトルク制御信号を出力する。 (3) The current generated torque amount (X, Y) is calculated from the determined reaction force pattern and the ball position information, and a torque control signal is output to the ball driving means 221X and 221Y.

通信手段２２６は、ボール制御演算手段２２５から入力したボール位置情報を外部の操作・表示処理演算手段２２７に出力すると共に、外部の操作・表示処理演算手段２２７から入力した基本反力パターンをボール制御演算手段２２５に出力する。   The communication unit 226 outputs the ball position information input from the ball control calculation unit 225 to the external operation / display processing calculation unit 227, and controls the basic reaction force pattern input from the external operation / display processing calculation unit 227. The result is output to the calculation means 225.

具体的な構成例を図２２に示す。ボール駆動手段２２１Ｘ，２２１Ｙは、電動モータ２３１Ｘ，２３１Ｙ（以下、総称２３１）と、電動モータ２３１のトルクをシャフトを介してボールに伝えるゴム製の摩擦体２３２Ｘ，２３２Ｙで構成される。また、ボール位置検出手段２２２Ｘ，２２２Ｙは、電動モータ２３１のシャフトと同期して回転するエンコーダディスク２３３Ｘ，２３３Ｙ（以下、総称２３３）と、エンコーダディスク２３３の回転量を光学的に検知するフォトエンコーダ２３４Ｘ，２３４Ｙで構成される。更に、操作者検知手段２２３Ｌ，２２３Ｒは、左右各々、発光部である赤外ＬＥＤ２３５Ｌ，２３５Ｒ（以下、総称２３５）と、受光部であるフォト・トランジスタ２３６Ｌ，２３６Ｒ（以下、総称２３６）の組合せで構成される赤外線センサであり、これをを手で遮ると、赤外ＬＥＤ２３５から発せられた赤外光がフォト・トランジスタ２３６で受光され検知信号として出力される。操作決定手段２２４Ｌ，２２４Ｒは、タクトスイッチ２３７Ｌ，２３７Ｒで構成される。また、ボール制御演算手段２２５は、A/D変換回路、D/A変換回路、CPU、ROM、RAMから構成される制御回路２３８、通信手段２２６は制御回路２３８に組み込まれたシリアル・インターフェース回路２３９で構成される。ただし、上記各手段は、同一機能をもつ他の装置で構成してもよい。特に、赤外線センサは、必ずしも赤外光である必要はなく、使用環境に適合する限り他の波長帯の光センサで代用してもよい。また、本実施例のように、操作時に操作者の手が操作面に接触することが想定される場合は、非接触方式である光センサの代わりに、手の接触による接触面の静電容量変化を検知する静電容量センサや、抵抗膜や感圧素子を用いた感圧センサを用いることも可能である。   A specific configuration example is shown in FIG. The ball driving means 221X and 221Y are configured by electric motors 231X and 231Y (hereinafter generically 231) and rubber friction bodies 232X and 232Y that transmit the torque of the electric motor 231 to the ball through the shaft. The ball position detection means 222X and 222Y include encoder disks 233X and 233Y (hereinafter, generically referred to as 233) that rotate in synchronization with the shaft of the electric motor 231 and a photo encoder 234X that optically detects the amount of rotation of the encoder disk 233. , 234Y. Further, the operator detection means 223L and 223R are a combination of infrared LEDs 235L and 235R (hereinafter, generically referred to as 235) that are light emitting portions and phototransistors 236L and 236R (hereinafter, generically referred to as 236) that are light receiving portions, respectively. When the infrared sensor is configured and is blocked by hand, infrared light emitted from the infrared LED 235 is received by the phototransistor 236 and output as a detection signal. The operation determining means 224L and 224R are constituted by tact switches 237L and 237R. The ball control arithmetic means 225 is an A / D conversion circuit, a D / A conversion circuit, a control circuit 238 composed of a CPU, a ROM, and a RAM, and a communication means 226 is a serial interface circuit 239 incorporated in the control circuit 238. Consists of. However, each of the above means may be constituted by other devices having the same function. In particular, the infrared sensor does not necessarily need to be infrared light, and may be substituted with an optical sensor in another wavelength band as long as it matches the use environment. In addition, when it is assumed that the operator's hand touches the operation surface during operation as in this embodiment, the capacitance of the contact surface due to hand contact instead of the non-contact type optical sensor. It is also possible to use a capacitance sensor that detects a change, or a pressure-sensitive sensor using a resistance film or a pressure-sensitive element.

更に、回転式入力装置２０１が接続する外部の操作・表示処理演算手段２２７は、通信手段２２６に適合する通信手段を内部に備え、通信手段２２６から入力されるボール位置情報から、表示画面におけるカーソルの位置を決定し、更に決定操作信号のONを検出した場合は、選択・決定されたアイコンに対応するコマンドを情報処理演算手段２２８に出力する。情報処理演算手段２２８は、選択・決定されたアイコンのコマンドに対応する情報処理を実施し、必要に応じて次の画面表示構成を操作・表示処理演算手段２２７に出力する。操作・表示処理演算手段２２７は、新しい画面表示構成が入力された場合、回転式入力装置２０１に出力する基本反力パターンを対応するパターンに更新する。更に、操作・表示処理演算手段２２７は、現在の画面表示構成及びカーソル位置から表示映像を生成し、表示手段２２９に画面表示映像を表示する。   Further, the external operation / display processing calculation unit 227 connected to the rotary input device 201 includes a communication unit suitable for the communication unit 226. The ball position information input from the communication unit 226 is used to determine the cursor on the display screen. When the determination operation signal ON is detected, a command corresponding to the selected / determined icon is output to the information processing unit 228. The information processing calculation unit 228 performs information processing corresponding to the selected / determined icon command, and outputs the next screen display configuration to the operation / display processing calculation unit 227 as necessary. When a new screen display configuration is input, the operation / display processing calculation unit 227 updates the basic reaction force pattern output to the rotary input device 201 to a corresponding pattern. Further, the operation / display processing calculation unit 227 generates a display video from the current screen display configuration and the cursor position, and displays the screen display video on the display unit 229.

本実施例では、操作・表示処理演算手段２２７と情報処理演算手段２２８は、別の機能として説明したが、これらの機能を一つの装置で実現してもよい。また、ボール制御演算手段２２５と操作・表示処理演算手段２２７との機能分担は、必ずしも本実施例の通りである必要はなく、ボール制御演算手段２２５で行うとした反力パターンの決定を操作・表示処理演算手段２２７で実施してボール制御演算手段２２５に出力し、ボール制御演算手段２２５において決定された反力パターンとボール位置から現在のトルク量を算出するような構成としてもよい。更には、操作・表示処理演算手段２２７において現在のトルク量の算出まで行うような構成としてもよいが、この場合、トルク量をリアルタイムで操作・表示処理演算手段２２７から回転式入力装置２０１に出力する必要があるため、操作・表示処理演算手段２２７と通信手段２２６の間の通信は、非常に高速にする必要がある。   In this embodiment, the operation / display processing calculation unit 227 and the information processing calculation unit 228 have been described as separate functions. However, these functions may be realized by a single device. Further, the function sharing between the ball control calculation means 225 and the operation / display processing calculation means 227 is not necessarily the same as in the present embodiment, and the reaction force pattern determined by the ball control calculation means 225 is determined by the operation / The present invention may be configured such that the display processing calculation unit 227 outputs the result to the ball control calculation unit 225, and the current torque amount is calculated from the reaction force pattern determined by the ball control calculation unit 225 and the ball position. Further, the operation / display processing calculation unit 227 may perform the calculation up to the current torque amount. In this case, the torque amount is output from the operation / display processing calculation unit 227 to the rotary input device 201 in real time. Therefore, the communication between the operation / display processing calculation unit 227 and the communication unit 226 needs to be very fast.

次に、ボール制御演算手段２２５における、操作者毎の意図推定方法、並びに、操作者が意図する操作をサポートする反力パターンの決定方法を説明する。   Next, an intention estimation method for each operator in the ball control calculation unit 225 and a reaction force pattern determination method that supports an operation intended by the operator will be described.

まず、操作者の意図推定方法を説明する。基本的な原理は、実施例１と同様であり、２軸の回転式入力装置であるトラックボールにおいても、操作開始直後のボールの初速と、その操作におけるカーソル移動量との間には比例関係が成立する。従って、実施例１と同様の方法で、ボール初速から最終的なカーソル移動量が推定できる。但し、実施例１は操作対象が図３のようなリスト形式のメニュであり、また操作方向が１次元であり、且つ、カーソル移動量が離散的であったため、最終的なカーソル移動量をメニュ項目毎の群として考えることができた。このため、判別分析を適用することが可能であったが、本実施例では、操作対象が図２０に示すような地図上の任意の位置に配置されるアイコンであり、カーソル移動量も連続的な分布となる。従って、判別分析の手法は適用できず、単回帰分析のみ適用可能である。また、単回帰分析の適用の仕方も、本実施例の特徴である２次元且つ連続的なカーソル移動量の分布に適合するよう、実施例１とは一部異なっている。   First, an operator's intention estimation method will be described. The basic principle is the same as in the first embodiment, and even in a trackball that is a biaxial rotary input device, a proportional relationship is established between the initial velocity of the ball immediately after the operation starts and the cursor movement amount in the operation. Is established. Therefore, the final cursor movement amount can be estimated from the initial ball speed by the same method as in the first embodiment. However, since the operation target is a list-type menu as shown in FIG. 3, the operation direction is one-dimensional, and the cursor movement amount is discrete, the final cursor movement amount is displayed in the menu. We could think of it as a group for each item. For this reason, it was possible to apply discriminant analysis. However, in this embodiment, the operation target is an icon arranged at an arbitrary position on the map as shown in FIG. 20, and the cursor movement amount is also continuous. Distribution. Therefore, the discriminant analysis method cannot be applied, and only the single regression analysis can be applied. Also, the method of applying the single regression analysis is partially different from that of the first embodiment so as to be adapted to the two-dimensional and continuous cursor movement amount distribution which is a feature of the present embodiment.

単回帰分析のイメージを図２３に示す。横軸にボール初速、縦軸にそのときの最終的なカーソル移動量をプロットすると、図２３に示すような直線上の分布が形成され、単回帰分析により回帰直線を求めることができる。ここでのボール初速及びカーソル移動量は、操作方向とは関係なく、速さ及び距離のスカラー量である。この回帰直線は、個人によってボールの回し方が異なるため、直線の傾き及び切片は個人によって異なる。従って、本実施例のように、運転席と助手席の双方から操作される可能性のある入力装置の場合、操作者を識別し、操作者毎に回帰直線を求めることが重要である。   An image of single regression analysis is shown in FIG. If the initial velocity of the ball is plotted on the horizontal axis and the final cursor movement amount at that time is plotted on the vertical axis, a distribution on a straight line as shown in FIG. 23 is formed, and a regression line can be obtained by single regression analysis. Here, the initial ball speed and the amount of cursor movement are scalar amounts of speed and distance regardless of the operation direction. In this regression line, since the method of turning the ball differs depending on the individual, the slope and intercept of the straight line differ depending on the individual. Therefore, in the case of an input device that can be operated from both the driver seat and the passenger seat as in this embodiment, it is important to identify the operator and obtain a regression line for each operator.

次に、単回帰分析の手順を説明する。ボール操作がある度に、ボール初速(X)と、その操作における最終的なカーソル移動量(Y)とから、図２４の形式の操作履歴テーブルを更新する。操作履歴テーブルは、運転席用、助手席用の２種類から構成され、現在の操作者に対応するテーブルを更新する。初期状態のテーブルは、全ての欄が０である。ボール操作がある度に、第１行（n）の欄の値に１を加え、第２行（ΣiXi）の欄の値にボール初速（X）を、第３行（ΣiXi 2）の欄の値にX2を各々加算する。次に、第４行（ΣiYi）の欄の値にカーソル移動量(Y)を、第５行（ΣiYi 2）の欄の値にY2を加算する。以上のように、逐次更新される操作履歴テーブルを元に、回帰直線の傾きa、切片bを求める。操作履歴テーブルの値から、<X> =ΣiXi / n , <Y> =ΣiYi / n , Sxx = ΣiXi 2 / n - （ΣiXi）2 , Sxy = (ΣiXiYi) / n - <X><Y> を各々求め、a = Sxy / Sxx, b = <Y> - Sxy/Sxx <X> とする。更に、寄与率R2 = Sxy2 / Sxx / Syy を求める。寄与率 R2は、回帰直線による予測の精度を表し、後述する反力パターン変更可否の判定に使用する。回帰式 Y = a X + bが求まれば、次にボール操作があった場合、そのボール初速Xを回帰式に代入してカーソル移動量推定値Yを求め、ボール操作開始時点のカーソル位置から、ボール操作方向に対応するカーソル移動方向の距離Yの位置が、仮のカーソル移動推定位置となる。そして、仮のカーソル移動位置から距離最小のアイコンが、操作者が選択を意図するアイコンとする。図２５の例では、ボール操作開始時点のカーソル位置が符号２１３であり、仮のカーソル移動推定位置が符号２１２ａ、操作者が選択を意図するアイコンが符号２１４である。 Next, the procedure of single regression analysis will be described. Every time there is a ball operation, the operation history table in the format of FIG. 24 is updated from the initial ball speed (X) and the final cursor movement amount (Y) in that operation. The operation history table is composed of two types for the driver seat and the passenger seat, and updates the table corresponding to the current operator. In the initial state table, all columns are zero. Each time a ball is operated, 1 is added to the value in the first row (n) column, the initial ball speed (X) is added to the value in the second row (Σ i X i ), and the third row (Σ i X Add X 2 to the value in column i 2 ). Next, the cursor movement amount (Y) is added to the value in the fourth row (Σ i Y i ) column, and Y 2 is added to the value in the fifth row (Σ i Y i 2 ) column. As described above, the slope a and intercept b of the regression line are obtained based on the operation history table that is sequentially updated. From the values in the operation history table, <X> = Σ i X i / n, <Y> = Σ i Y i / n, Sxx = Σ i X i 2 / n-(Σ i X i ) 2 , Sxy = ( Σ i X i Y i ) / n − <X><Y> are respectively obtained and set as a = Sxy / Sxx, b = <Y> −Sxy / Sxx <X>. Further, the contribution ratio R 2 = Sxy 2 / Sxx / Syy is obtained. Contribution R 2 represents the accuracy of the prediction by the regression line, used to determine the reaction force pattern Changeable to be described later. Once the regression equation Y = a X + b is obtained, the next time the ball is operated, the initial velocity X of the ball is substituted into the regression equation to obtain the estimated cursor movement amount Y. From the cursor position at the start of the ball operation The position of the distance Y in the cursor movement direction corresponding to the ball operation direction becomes the temporary cursor movement estimated position. The icon with the minimum distance from the temporary cursor movement position is the icon that the operator intends to select. In the example of FIG. 25, the cursor position at the start of the ball operation is denoted by reference numeral 213, the provisional cursor movement estimated position is denoted by reference numeral 212a, and the icon that the operator intends to select is denoted by reference numeral 214.

次に、操作者が意図する操作をサポートする反力パターンの決定方法を説明する。先述の回帰分析により操作者が選択を意図するアイコンが決定されれば、そのアイコン位置でボールが停止しやすくなるよう反力を変更する。まず、ボールには、基本反力パターンとして、図２６に示すように位置(X,Y)に応じた反力は設置されておらず、実施例１と同様、図１２に示す減衰力が、全ての位置(X,Y)に渡って設定されている。この基本反力パターンから、操作者が選択を意図するアイコン位置に対する引き込み力を発生させる。例えば、操作開始時の表示画面が図２５の状態であり、“Ａ”のアイコン２１２ａを選択しようとしている意図が推定された場合、図２７のように、“Ａ”のアイコン位置で反力ポテンシャルにくぼみができるよう引き込み力を発生させる。Ｘ方向とＹ方向の断面で各々見ると図２８（ａ），（ｂ）のようになる。また、引き込み力を発生させている領域における減衰力を増加させる。減衰力の増加は、実施例１同様、図１４に示すように、基本の減衰力の傾きを負方向に増大させ、操作速度に対して大きな反力が発生するように設定する。これらの引き込み力の増加と減衰力の増加により、ボールは“Ａ”のアイコン位置で停止しやすくなる。このとき、操作者はボールを通して所望の選択位置に引き込まれると同時に、滑らかに制動する間隔が得られ、ボールの停止に対して違和感無く対応することができる。   Next, a method for determining a reaction force pattern that supports an operation intended by the operator will be described. When the icon that the operator intends to select is determined by the above-described regression analysis, the reaction force is changed so that the ball is likely to stop at the icon position. First, the reaction force according to the position (X, Y) as shown in FIG. 26 is not installed on the ball as a basic reaction force pattern, and the damping force shown in FIG. It is set over all positions (X, Y). From this basic reaction force pattern, a pulling force for the icon position that the operator intends to select is generated. For example, if the display screen at the start of the operation is in the state of FIG. 25 and the intention to select the “A” icon 212a is estimated, the reaction potential at the “A” icon position as shown in FIG. A pull-in force is generated so that a dent is formed. FIGS. 28A and 28B show the cross sections in the X and Y directions, respectively. Further, the damping force in the region where the pulling force is generated is increased. As in the first embodiment, the increase in the damping force is set such that the basic damping force slope increases in the negative direction and a large reaction force is generated with respect to the operation speed, as shown in FIG. Due to the increase of the pulling force and the increase of the damping force, the ball is likely to stop at the “A” icon position. At this time, the operator is drawn through the ball to a desired selection position, and at the same time, a smooth braking interval is obtained, so that the stop of the ball can be handled without a sense of incongruity.

すなわち、ダイアルを停止しやすくする操作反力の変化として、停止位置付近への引き込み力の増加、停止位置付近での減衰力の増加のうちの少なくとも１つを用いることにより、ダイアルを所望の位置でより確実に停止させることができるようになる。特に、停止位置付近への引き込み力の増加により、操作者に対して、ダイアルが穴に吸い込まれるような感触を与えることができ、ダイアルの停止に対して違和感なく対応できる効果がある。   That is, by using at least one of an increase in the pulling force near the stop position and an increase in the damping force near the stop position as a change in the operation reaction force that makes it easy to stop the dial, the dial is moved to a desired position. It will be possible to stop more reliably. In particular, an increase in the pulling force near the stop position can give the operator a feeling that the dial is sucked into the hole, and there is an effect that the stop of the dial can be handled without a sense of incongruity.

次に、ボール制御演算手段２２５における処理手順を図２９のフローチャート、及び実施例１と同様、図１７に基づき説明する。   Next, the processing procedure in the ball control calculation means 225 will be described based on FIG. 17 as in the flowchart of FIG. 29 and the first embodiment.

まず、図２９のフローチャートに従い、操作者の識別を実施する。ボール２０２の左右に配置された操作者検知手段２２３Ｌ，２２３Ｒである左右の赤外線センサのうち、右側のセンサが検知し、且つ左側のセンサが非検知の場合（ステップＳ２１→Ｓ２２→Ｓ２３）、操作者の手は右側から伸びていると推定し、現在の操作者の着座位置は右席と判定する。逆に、右側のセンサが非検知、且つ左側のセンサが検知の場合（ステップＳ２１→Ｓ２４→Ｓ２５）、操作者の手は左側から伸びていると推定し、現在の操作者の着座位置は左席と判定する。次に、両側の検知手段が共に検知の場合（ステップＳ２１→Ｓ２２→Ｓ２６）、もしくは、両側の検知状態が共に非検知状態の場合（ステップＳ２１→Ｓ２４→Ｓ２７）は、現在の操作者の着座位置は運転席側と判定する。   First, according to the flowchart of FIG. 29, the operator is identified. Of the left and right infrared sensors that are operator detection means 223L and 223R arranged on the left and right of the ball 202, when the right sensor detects and the left sensor does not detect (steps S21 → S22 → S23), the operation is performed. The operator's hand is estimated to extend from the right side, and the current operator's seating position is determined as the right seat. Conversely, when the right sensor is not detected and the left sensor is detected (steps S21 → S24 → S25), it is estimated that the operator's hand is extending from the left side, and the current operator's seating position is left Judge as a seat. Next, when both detection means are detected (steps S21 → S22 → S26), or when both detection states are not detected (steps S21 → S24 → S27), the current operator's seating is performed. The position is determined to be the driver's seat side.

すなわち、右ハンドル車の場合は右席、左ハンドル車の場合は左席と判定する。両側共に検知状態又は非検知状態の場合は、左右の席から同時に操作している状況や、想定外の方向から手を伸ばしてスイッチ操作を行っている場合等が考えられるが、車両においては運転者の操作が優先であり、運転者の操作と判定するのが合理的である。以上のロジックで、現在、回転式入力装置を操作している操作者の着座位置を判断し、各々の着座位置毎に操作意図の推定処理及び反力パターン変更処理を実施する。操作意図の推定処理及び反力パターン変更処理のロジックは実施例１と同様であり、以下、図１７を参照しながら説明する。   That is, a right seat is determined for a right-hand drive vehicle, and a left seat is determined for a left-hand drive vehicle. If both sides are in the detected or non-detected state, it is possible to operate from the right and left seats at the same time, or to operate the switch by extending your hand from an unexpected direction. It is reasonable to determine the driver's operation as the driver's operation. With the above logic, the seating position of the operator who is currently operating the rotary input device is determined, and the operation intention estimation process and the reaction force pattern change process are performed for each seating position. The logic of the operation intention estimation process and the reaction force pattern change process is the same as that of the first embodiment, and will be described below with reference to FIG.

まず、ステップＳ１１において、ボールの回転速度の算出を行う。ボール位置検出手段２２２Ｘ，２２２Ｙから入力されるボール位置情報を一定周期でサンプリングし、ボール位置情報（Ｘ、Ｙ）の差分値をサンプリング周期で除した値が、ボールの回転速度（Ｘ、Ｙ）となる。   First, in step S11, the rotation speed of the ball is calculated. The ball position information input from the ball position detecting means 222X and 222Y is sampled at a constant period, and the value obtained by dividing the difference value of the ball position information (X, Y) by the sampling period is the rotation speed (X, Y) of the ball. It becomes.

次に、ステップＳ１２において、操作者の操作状況の判定を行う。前サイクルでボールの回転速度のスカラー値が所定の操作検出閾値未満で、且つ、今サイクルで操作検出閾値以上となった場合は「操作開始」と判定し、ステップＳ１３に移行する。前サイクルでボールの回転速度が操作検出閾値以上で、且つ、今サイクルで操作検出閾値未満となった場合は「操作終了」と判定し、ステップＳ１４に移行する。その他の場合、すなわち、ボールの回転速度が前サイクル、今サイクル共に操作検出閾値以上の場合（操作継続中の場合）、又は前サイクル、今サイクル共に操作検出閾値以下の場合（操作無しの場合）は、今サイクルの処理を終了する。   Next, in step S12, the operation status of the operator is determined. If the scalar value of the rotation speed of the ball is less than the predetermined operation detection threshold value in the previous cycle and is greater than or equal to the operation detection threshold value in the current cycle, it is determined as “operation start”, and the process proceeds to step S13. If the rotation speed of the ball is equal to or higher than the operation detection threshold value in the previous cycle and is less than the operation detection threshold value in the current cycle, it is determined that “operation is completed” and the process proceeds to step S14. In other cases, that is, when the rotation speed of the ball is greater than or equal to the operation detection threshold for both the previous cycle and the current cycle (when the operation continues), or when the rotation speed for the previous cycle and the current cycle is less than or equal to the operation detection threshold (when no operation is performed) Ends the processing of the current cycle.

ステップＳ１２において「操作開始」と判定された場合は、ステップＳ１３において、操作開始時のボール初速として、ステップＳ１２で判定に使用したボールの回転速度のスカラー値及びベクトル成分をバッファに一時記憶する。また、操作開始時点でのカーソル位置（Ｘ、Ｙ）も合わせてバッファに一時記憶する。   If it is determined in step S12 that “operation start”, in step S13, the scalar value and vector component of the rotation speed of the ball used for determination in step S12 are temporarily stored in the buffer as the initial ball speed at the start of operation. In addition, the cursor position (X, Y) at the start of operation is also temporarily stored in the buffer.

次に、ステップＳ１４において、現状の推定精度で、操作意図の推定が可能か否かを判定する。操作意図の推定精度は、先述の回帰分析における寄与率（R2）が、推定精度閾値以上であれば、推定精度は十分と判断する。推定精度閾値は、誤判別をどのくらい許容するかという設計要件に関わるが、快適な操作を実現するためには0.9以上の設定が必要と考えられる。推定精度が十分と判断される場合はステップＳ１５に移行し、不十分と判断される場合は、今サイクルを終了する。 Next, in step S14, it is determined whether or not the operation intention can be estimated with the current estimation accuracy. The estimation accuracy of the operation intention is determined to be sufficient if the contribution rate (R 2 ) in the above-described regression analysis is equal to or greater than the estimation accuracy threshold. Although the estimation accuracy threshold is related to the design requirement of how much misclassification is allowed, it is considered that a setting of 0.9 or more is necessary to realize a comfortable operation. If it is determined that the estimation accuracy is sufficient, the process proceeds to step S15. If it is determined that the estimation accuracy is insufficient, the current cycle is terminated.

次に、ステップＳ１５において、ボール初速による意図推定を実施する。先述の回帰式 Y = a X + b 対して、ボール初速のスカラー値(X)を回帰式に代入して実数Yを求め、ボール操作開始時点のカーソル位置（Ｘ、Ｙ）から、ボール初速のベクトル方向に対応するカーソル移動方向の距離Yの位置が、仮のカーソル移動推定位置となる。そして、仮のカーソル移動位置から距離最小のアイコンを、操作者が選択を意図するアイコンとする。   Next, in step S15, intention estimation based on the initial ball speed is performed. For the above-mentioned regression equation Y = a X + b, substitute the scalar value (X) of the ball initial velocity into the regression equation to obtain the real number Y. From the cursor position (X, Y) at the start of the ball operation, The position of the distance Y in the cursor movement direction corresponding to the vector direction becomes the temporary cursor movement estimation position. The icon with the minimum distance from the temporary cursor movement position is the icon that the operator intends to select.

次にステップＳ１６において、推定意図による反力パターンの変更を実施する。変更方法は、先に図２６〜図２８、図１２、図１４で説明した通りである。   Next, in step S16, the reaction force pattern is changed according to the estimation intention. The changing method is as described above with reference to FIGS. 26 to 28, 12, and 14.

また、ステップＳ１２において「操作終了」と判定された場合は、ステップＳ１７において反力パターンをリセット（解除）する。すなわち、反力パターンを基本反力パターン（図２６，図１２）に戻し、次の操作に備える。   If it is determined in step S12 that the operation has been completed, the reaction force pattern is reset (released) in step S17. That is, the reaction force pattern is returned to the basic reaction force pattern (FIGS. 26 and 12) to prepare for the next operation.

次に、ステップＳ１８において、ステップＳ１３で一時記憶した操作開始時点でのカーソル位置と、操作終了時点でのカーソル位置との距離から、今サイクルで終了した操作におけるカーソル移動量を算出し、ステップＳ１３で一時記憶したボール初速のスカラー値と併せて、操作履歴テーブル（図２４）を更新する。続いて、ステップＳ１９において、先述の通り回帰式 Y = a X + b を求める。
以上説明したように、実施例２によれば、トラックボールにおいて、操作開始直後のボール初速により、回帰分析の手法を使用して、操作者が選択しようとしているアイコン位置を推定し、当該アイコン位置でカーソルが止まりやすくなるよう反力パターンを変更することで、操作者が意図した操作を確実且つ低負荷で行わせることができる。また、操作反力パターンの変更にあたり、操作感についても考慮しているため、主観的な操作性を損なうことがない。よって、誤操作の防止と良好な操作性の両立が実現できる。更に、操作者識別手段として赤外線センサを使用して、操作者が運転者か助手席の同乗者かを識別し、操作者毎に操作履歴を記憶することにより、操作者毎に先述した相関関係を求めることが可能となるため、操作者に応じた回帰式により操作意図を推定することにより、操作に関する個人差に対応し、各操作者に対して高精度の意図推定を実施することができる。 Next, in step S18, the cursor movement amount in the operation ended in the current cycle is calculated from the distance between the cursor position at the operation start time temporarily stored in step S13 and the cursor position at the operation end time, and step S13. The operation history table (FIG. 24) is updated together with the scalar value of the initial velocity of the ball that is temporarily stored in step. Subsequently, in step S19, the regression equation Y = a X + b is obtained as described above.
As described above, according to the second embodiment, in the trackball, the icon position to be selected by the operator is estimated by using the regression analysis method based on the initial ball speed immediately after the start of the operation. By changing the reaction force pattern so that the cursor is likely to stop, the operation intended by the operator can be performed reliably and with a low load. In addition, since the operational feeling is taken into account when changing the operational reaction force pattern, the subjective operability is not impaired. Therefore, it is possible to realize both prevention of erroneous operation and good operability. Further, by using an infrared sensor as an operator identifying means, identifying whether the operator is a driver or a passenger in the passenger seat, and storing the operation history for each operator, the correlation described above for each operator Therefore, by estimating the operation intention with a regression equation according to the operator, it is possible to cope with individual differences regarding the operation and perform high-precision intention estimation for each operator. .

実施例１における回転式入力装置の構成を示すブロック図。1 is a block diagram illustrating a configuration of a rotary input device according to Embodiment 1. FIG. 実施例１におけるジョグダイアルの外観を示す説明図。Explanatory drawing which shows the external appearance of the jog dial in Example 1. FIG. 実施例１における選択メニュの画面例を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of a selection menu screen according to the first embodiment. 実施例１における回転式入力装置の具体例を示す構成図。1 is a configuration diagram illustrating a specific example of a rotary input device according to Embodiment 1. FIG. Fittsの法則の概要を示す説明図。Explanatory drawing which shows the outline | summary of the law of Fitts. 実施例１における単回帰分析を用いた操作意図推定方法のイメージ図。FIG. 3 is an image diagram of an operation intention estimation method using single regression analysis in the first embodiment. 実施例１における単回帰分析に使用する操作履歴テーブルの構成図。The block diagram of the operation history table used for the single regression analysis in Example 1. FIG. 実施例１における判別分析を用いた操作意図推定方法のイメージ図。3 is an image diagram of an operation intention estimation method using discriminant analysis in Embodiment 1. FIG. 実施例１における判別分析に使用する操作履歴テーブルの構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of an operation history table used for discriminant analysis in the first embodiment. 実施例１における判別分析の結果を保持する分析結果テーブルの構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of an analysis result table that holds the results of discriminant analysis in the first embodiment. 実施例１におけるダイアル回転角に対する基本反力パターンを示す説明図。Explanatory drawing which shows the basic reaction force pattern with respect to the dial rotation angle in Example 1. FIG. 実施例１における減衰力に関する基本反力パターンを示す説明図。Explanatory drawing which shows the basic reaction force pattern regarding the damping force in Example 1. FIG. 実施例１における選択位置の推定に対応する反力パターンの変更を示す説明図。Explanatory drawing which shows the change of the reaction force pattern corresponding to estimation of the selection position in Example 1. FIG. 実施例１における減衰力の増加を示す説明図。Explanatory drawing which shows the increase in the damping force in Example 1. FIG. 実施例１における頁切替意図の推定に対応する反力パターンの変更を示す説明図。Explanatory drawing which shows the change of the reaction force pattern corresponding to estimation of the page switching intention in Example 1. FIG. 実施例１における減衰力の減少を示す説明図。Explanatory drawing which shows the reduction | decrease of the damping force in Example 1. FIG. 実施例１におけるダイアル制御演算手段の処理手順を示すフローチャート。3 is a flowchart illustrating a processing procedure of a dial control calculation unit according to the first embodiment. 実施例２におけるトラックボールの外観を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram showing the appearance of a trackball in Example 2. 実施例２における操作者検知手段の配置及び操作者の手の進入角を示す説明図。Explanatory drawing which shows arrangement | positioning of the operator detection means in Example 2, and the approach angle of an operator's hand. 実施例２における地図上でのアイコンの表示例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the example of a display of the icon on the map in Example 2. FIG. 実施例２における回転式入力装置の構成を示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a rotary input device according to a second embodiment. 実施例２における回転式入力装置の具体例を示す構成図。FIG. 6 is a configuration diagram illustrating a specific example of a rotary input device according to a second embodiment. 実施例２における単回帰分析を用いた操作意図推定方法のイメージ図。FIG. 9 is an image diagram of an operation intention estimation method using single regression analysis in the second embodiment. 実施例２における単回帰分析に使用する操作履歴テーブルの構成図。The block diagram of the operation log | history table used for the single regression analysis in Example 2. FIG. 実施例２におけるアイコンの推定方法を示す説明図。Explanatory drawing which shows the estimation method of the icon in Example 2. FIG. 実施例２におけるボール位置に対する基本反力パターンを示す説明図。Explanatory drawing which shows the basic reaction force pattern with respect to the ball | bowl position in Example 2. FIG. 実施例２におけるアイコンの推定に対応する反力パターンの変更方法を示す説明図。Explanatory drawing which shows the change method of the reaction force pattern corresponding to the estimation of the icon in Example 2. FIG. 実施例２におけるアイコンの推定に対応する反力パターンの変更方法を示す説明図。Explanatory drawing which shows the change method of the reaction force pattern corresponding to the estimation of the icon in Example 2. FIG. 実施例２におけるボール制御演算手段の処理手順を示すフローチャート。9 is a flowchart illustrating a processing procedure of a ball control calculation unit according to the second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１００…カーソル
１０１…回転式入力装置
１０２…ダイアル
１０３…ダイアル駆動手段
１０４…ダイアル位置検出手段
１０５…ダイアル制御演算手段
１０６…通信手段
１０７…操作・表示処理演算手段
１０８…情報処理演算手段
１０９…表示手段
１１１…フォトエンコーダ
１１２…スイッチ
１１３…シャフト
１１４…直流モータ
１１５…制御回路
１１６…インターフェース回路
２０１…回転式入力装置
２０２…ボール
２０３Ｌ，２０３Ｒ…決定スイッチ
２０４Ｌ，２０４Ｒ…赤外線センサ
２０５…表示手段
２０６…右手
２０７…センター・ライン
２１１…自車位置
２１２ａ〜２１２ｄ…アイコン
２１３…カーソル
２２１Ｘ，２２１Ｙ…ボール駆動手段
２２２Ｘ，２２２Ｙ…ボール位置検出手段
２２３Ｌ，２２３Ｒ…操作者検知手段
２２４Ｌ，２２４Ｒ…操作決定手段
２２５…ボール制御演算手段
２２６…通信手段
２２７…操作・表示処理演算手段
２２８…情報処理演算手段
２２９…表示手段
２３１Ｘ，２３１Ｙ…電動モータ
２３２Ｘ，２３２Ｙ…摩擦体
２３３Ｘ，２３３Ｙ…エンコーダディスク
２３４Ｘ，２３４Ｙ…フォトエンコーダ
２３５…ＬＥＤ
２３６Ｌ，２３６Ｒ…フォト・トランジスタ
２３７Ｌ，２３７Ｒ…タクトスイッチ
２３８…制御回路
２３９…インターフェース回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Cursor 101 ... Rotary input device 102 ... Dial 103 ... Dial drive means 104 ... Dial position detection means 105 ... Dial control calculation means 106 ... Communication means 107 ... Operation / display processing calculation means 108 ... Information processing calculation means 109 ... Display Means 111 ... Photo encoder 112 ... Switch 113 ... Shaft 114 ... DC motor 115 ... Control circuit 116 ... Interface circuit 201 ... Rotary input device 202 ... Ball 203L, 203R ... Determination switch 204L, 204R ... Infrared sensor 205 ... Display means 206 ... Right hand 207 ... center line 211 ... own vehicle position 212a to 212d ... icon 213 ... cursor 221X, 221Y ... ball drive means 222X, 222Y ... ball position detection means 223L, 223R ... operator Detection means 224L, 224R ... operation determination means 225 ... ball control calculation means 226 ... communication means 227 ... operation / display processing calculation means 228 ... information processing calculation means 229 ... display means 231X, 231Y ... electric motors 232X, 232Y ... friction body 233X , 233Y ... encoder disk 234X, 234Y ... photo encoder 235 ... LED
236L, 236R ... Phototransistors 237L, 237R ... Tactile switch 238 ... Control circuit 239 ... Interface circuit

Claims (10)

回転操作可能な操作端を有し、操作者により回転操作された当該操作端の回転量に基づいて表示手段の表示画面上に表示されたポインタを移動させ、前記表示画面上に表示された各種項目の選択を行う回転式入力装置において、
前記操作端の操作速度を検出する操作検出手段と、
前記操作端の回転方向に予め設定された反力を発生する操作端駆動手段と、
前記操作検出手段で検出された操作速度に基づいて操作者の操作意図を推定し、当該操作意図に応じて操作反力を決定するとともに、当該操作反力に応じて前記操作端駆動手段で発生する反力を変更する制御演算手段と、
を備えることを特徴とする回転式入力装置。 The operation end has a rotatable operation end, the pointer displayed on the display screen of the display means is moved based on the rotation amount of the operation end rotated by the operator, and the various types displayed on the display screen. In a rotary input device that selects items,
Operation detecting means for detecting an operation speed of the operation end;
Operation end drive means for generating a reaction force preset in the rotation direction of the operation end;
The operator's operation intention is estimated based on the operation speed detected by the operation detection means, and the operation reaction force is determined according to the operation intention, and is generated by the operation end drive means according to the operation reaction force. Control arithmetic means for changing the reaction force to be
A rotary input device comprising: 前記制御演算手段は、前記操作速度に基づいて操作者が指示しようとしている表示画面上の選択対象を推定し、操作者が当該選択対象を指示した時点で前記操作端が停止しやすくなるように操作反力を決定することを特徴とする請求項１記載の回転式入力装置。   The control calculation means estimates a selection target on the display screen that the operator is about to instruct based on the operation speed so that the operation end is likely to stop when the operator instructs the selection target. The rotary input device according to claim 1, wherein an operation reaction force is determined. 前記制御演算手段は、前記操作速度に基づいて操作者が画面表示範囲外の選択対象を指示しようとしていることを推定し、表示画面の切替に至るまでの前記操作端の操作負荷が減少するように操作反力を決定することを特徴とする請求項１又は２記載の回転式入力装置。   The control calculation means estimates that the operator is going to instruct a selection target outside the screen display range based on the operation speed, so that the operation load on the operation end until the display screen is switched is reduced. The rotary input device according to claim 1 or 2, wherein an operation reaction force is determined by the operation input. 前記制御演算手段は、更に、操作者が表示画面切替後の所定の画面指示位置を指示した時点で前記操作端が停止しやすくなるように操作反力を決定することを特徴とする請求項３記載の回転式入力装置。   The control calculation means further determines an operation reaction force so that the operation end is likely to stop when an operator instructs a predetermined screen instruction position after switching the display screen. The rotary input device described. 前記制御演算手段は、前記操作端を停止しやすくする操作反力の変化として、停止位置付近への引き込み力の増加、及び停止位置付近での減衰力の増加のうち、少なくとも１つを用いることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の回転式入力装置。   The control calculation means uses at least one of an increase in the pulling force near the stop position and an increase in the damping force near the stop position as a change in the operation reaction force that makes the operation end easy to stop. The rotary input device according to any one of claims 2 to 4. 前記制御演算手段は、前記操作端の操作負荷を減少させる操作反力の変化として、操作量に対する画面指示位置移動量ゲインの増加、操作反力量の減少、及び減衰力の減少のうち、少なくとも１つを用いることを特徴とする請求項３又は４記載の回転式入力装置。   The control calculation means is at least one of an increase in the screen instruction position movement amount gain with respect to the operation amount, a decrease in the operation reaction force amount, and a decrease in the damping force as a change in the operation reaction force that reduces the operation load on the operation end. The rotary input device according to claim 3 or 4, characterized in that one is used. 前記制御演算手段は、前記操作端の操作速度により操作の終了を検知した後、前記操作端駆動手段に対する反力の変更を解除することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回転式入力装置。   The said control calculating means cancels | releases the change of the reaction force with respect to the said operation end drive means, after detecting completion | finish of operation with the operation speed of the said operation end. The rotary input device described. 前記制御演算手段は、前記操作端の操作開始直後の操作速度と操作結果のデータを記録する操作履歴記録手段を有し、前記操作端の操作開始直後の操作速度と操作結果の分布に基づいて操作者の操作意図を推定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回転式入力装置。   The control calculation means has an operation history recording means for recording operation speed and operation result data immediately after the operation end of the operation end, and based on the operation speed and operation result distribution immediately after the operation end of the operation end. The rotary input device according to claim 1, wherein an operation intention of the operator is estimated. 異なる位置に着座している複数の操作者のうち、いずれの操作者による操作かを識別するための操作者識別手段を有し、
前記制御演算手段は、前記操作者識別手段で識別された操作者毎に、前記操作端の操作開始直後の操作速度と操作結果の分布に基づいて操作者の操作意図を推定することを特徴とする請求項８記載の回転式入力装置。 An operator identifying means for identifying which one of the plurality of operators seated at different positions is operated by the operator;
The control calculation means estimates, for each operator identified by the operator identification means, an operation intention of the operator based on an operation speed immediately after the operation start of the operation end and a distribution of operation results. The rotary input device according to claim 8. 回転操作可能な操作端を有し、操作者により回転操作された当該操作端の回転量に基づいて表示手段の表示画面上に表示されたポインタを移動させ、前記表示画面上に表示された各種項目の選択を行う回転式入力装置の制御方法において、
前記操作端の操作開始時の操作速度に基づいて操作者の操作意図を推定し、当該操作意図に応じて操作反力を決定するとともに、当該操作反力に応じて前記操作端で発生する反力を変更すること、
を特徴とする回転式入力装置の制御方法。 The operation end has a rotatable operation end, the pointer displayed on the display screen of the display means is moved based on the rotation amount of the operation end rotated by the operator, and the various types displayed on the display screen. In the control method of the rotary input device for selecting an item,
The operation intention of the operator is estimated based on the operation speed at the time of starting the operation of the operation end, the reaction force is determined according to the operation intention, and the reaction generated at the operation end according to the operation reaction force. Changing force,
A control method for a rotary input device.
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