JP2010128763A - 操作感触付与型入力装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】摩擦式の操作感触付与型入力装置は、回転操作部の回転角度に対応する座標から所定のフォースカーブに基づいて摩擦力の大きさを演算する。フォースカーブは基準位置で谷になり、基準位置の左右で登り坂となる。例えば、回転角度の座標が基準位置の右側の登り区間にあり(ステップS300:Yes)、かつ、回転角度が前回の角度から所定角度より減少(θ<(θold−Δθ))した場合(ステップS302:Yes)、回転角度の座標を最も近い左側の基準位置に変更する(ステップS304)。これにより、摩擦力の大きさをフォースカーブの谷底の値(極小)に変更することができるので、無駄を抑えることができる。
【選択図】図7
Description
操作感触付与型入力装置10は回転操作部12を備えており、この回転操作部12は、例えば回転式のつまみ形状(ダイヤル形状)をなしている。操作者は回転操作部12をつまんだ状態で回転操作することができ、このとき回転操作部12は図中に一点鎖線で示される中心軸線CLの回りに回転する。
回転軸14には、その軸方向の途中に弾性部材15が介挿して設けられている。このため回転軸14は、弾性部材15を挟んで軸方向に第1パーツ14aと第2パーツ14bとに分割された構造を有している。なお、弾性部材15と第1パーツ14a、第2パーツ14bとは、それぞれの接合部で強固に接合されている。また弾性部材15には、例えば材料としてゴムを使用することができる。
回転軸14(第1パーツ14a)の外周には、被検出体であるコード板16が取り付けられている。このコード板16は回転軸14を中心とした薄板の円盤形状をなしており、その周方向には一定ピッチで図示しないスリットが形成されている。またコード板16の外周部には、回転方向の原点位置を基点として周方向に図示しないインデックス(遮光部)が形成されている。
また回転軸14には、例えば第2パーツ14bの軸方向でみた中央付近に回転部材20が取り付けられている。回転部材20は、例えば円盤形状の本体部20aを有しており、この本体部20aは回転軸14(第2パーツ14b)を中心としてラジアル方向に拡がっている。本体部20aの中央位置には貫通孔20bが形成されており、この貫通孔20bは本体部20aを厚み方向に貫通して形成されている。そして回転部材20は、貫通孔20bの内部に回転軸14(第2パーツ14b)を挿通させた状態で回転軸14に固定されている。このため回転部材20は、回転操作部12が操作されると回転軸14とともに中心軸線CLの回りに回転する。
また回転軸14には、その長手方向でみて回転部材20に隣接する位置に摩擦板22が取り付けられている。この摩擦板22もまた、例えば円盤形状の本体部22aを有するとともに、その中央位置には挿通孔22bが形成されている。摩擦板22の挿通孔22bもまた本体部22aを厚み方向に貫通しているが、その内径は回転軸14の外径よりもわずかに大きい。このため摩擦板22は回転軸14(第2パーツ14b)に対して固定されておらず、回転軸14や回転部材20に対しては中心軸線CLの回りに相対回転が可能な状態で支持されている。
操作感触付与型入力装置10は、例えば電磁ブレーキ24を備えている。この電磁ブレーキ24は、例えば中空の円柱形状をなすケース型コア24aを有しており、このケース型コア24aの内部にフープ状の巻線24bを配置した構造である。ケース型コア24aの中央には例えば樹脂製の軸受24cが設けられており、回転軸14の他端部(図1でみて下端部)はこの軸受24cを介してケース型コア24aに回転自在に支持されている。電磁ブレーキ24は、巻線24bに通電された状態でケース型コア24aに電磁力を発生させ、上記の摩擦板22をスラスト方向に吸着することができる。
操作感触付与型入力装置10は、上記の電磁ブレーキ24に通電することで摩擦板22を引き付け、摩擦板22を介して回転部材20に摩擦抵抗を付与することができる。このため本実施形態では、摩擦板22と回転部材20との間で相互に回転が伝達される構造を採用している。
上記の弾性部材15は、回転部材20に摩擦抵抗が付与された状態で回転操作部12が操作されると、その回転方向にねじり変形(弾性変形)を生じる。ただし弾性部材15には、付与される摩擦抵抗が最大の状態で回転操作部12が操作されたとしても、そのときのトルクに対して充分な剛性を有する材料を用いるため、そこで弾性部材15が降伏したり、破断したりすることはない。したがって弾性部材15は、通常の弾性範囲内で変形しつつ、回転操作部12が受ける操作力を第1パーツ14aから第2パーツ14b及び回転部材20に伝達することができる。これにより、操作者がある程度の操作力を回転操作部12に加えると、電磁ブレーキ24に対して摩擦板22をスリップさせながら回転操作部12を引き続き回転させることができる。
図3は、操作感触付与型入力装置10の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。制御部28は、例えばプロセッサ(CPU)を用いた演算部28aを有する他、RAM、ROM等のメモリデバイスを用いた記憶部28b、そして入力部28c及び出力部28dを有したマイクロコンピュータとして構成されている。
本実施形態の操作感触付与型入力装置10は、例えば外部システムとしての表示装置30に接続して利用することができる。この場合、操作感触付与型入力装置10は、その制御部28から表示装置30に対して、表示制御に関する外部出力信号を出力することができる。
図4は、回転操作部12の回転角度(座標)の変化に連動させた表示動作の例を示す図である。
このような表示動作例では、操作感触付与型入力装置10をラジオ受信機の選局操作にも利用しており、その点で回転操作部12は、チャンネル切り換え用のつまみとしての操作感触を発生させることが望ましい。このため操作感触付与型入力装置10は、例えば表示画面32上で横方向にポインタPが移動していく際、各スケールSC1〜S5の間で摩擦抵抗を付与することにより、以下のように操作者による選局操作に対して明快なクリック感触を発生させている。
図5は、制御部28(主に演算部28a)が実行する制御処理の手順例を示すフローチャートである。なお制御処理の手順は、例えば記憶部28bに制御プログラムとして記憶されている。以下、各手順に沿って説明する。
図6は、上記の摩擦力演算処理(ステップS30)において摩擦力の演算に用いることができるフォースカーブの例と、上記の表示動作例とを対比して示した図である。
上記のフォースカーブを用いて摩擦力(f(θ))を演算することにより、横座標軸上で座標がいずれかの基準位置C1,C2,C3,・・・にある状態、つまり、表示画面32上でポインタPがいずれかのスケールSC1,S2,S3,・・・を指示する位置にある状態では、摩擦力を極小(fmin)とする制御が行われる。なお本実施形態では、摩擦力が極小(fmin)の場合に電磁ブレーキ24を非作動(給電を停止)とすることにより、回転操作部12を自由に回転可能としている(メカニカルな摩擦のみ)。
一方、フォースカーブの横座標軸上で座標が基準位置C1,C2,C3,・・・の右側又は左側にある状態、つまり、表示画面32上でポインタPがスケールSC1,S2,S3,・・・からずれた位置にある状態では、そのときの回転角度(θ)に応じた大きさで摩擦力(f(θ))を付与する制御が行われる。
座標が基準位置C1の右側にあって、そのまま右側へ座標が移動する場合、基準位置C1から中間地点Mまでの区間はフォースカーブの登り区間となる。したがって、この区間内で座標が右側へ移動する場合、回転角度の変化に応じて摩擦力(f(θ))が極大値(fmax)に向けて増大していくことになる。
この後、座標が中間地点Mを通過すると、次の基準位置C2までの区間はフォースカーブの下り区間となる。したがって、この区間内で座標が右側へ移動する場合、摩擦力(f(θ))は極小値(fmin)に向かって急に減少していくことになる。またこの間、摩擦力が増大から減少に転じるため、このときの段差が上記のように回転操作部12のクリック感触を発生させる。
図6中(B):座標が次の基準位置C2に到達すると、そこがフォースカーブの谷底になる。したがって、座標が基準位置C2に達した時点で摩擦力(f(θ))は極小値(fmin)になるため、回転操作部12に電磁ブレーキ24による摩擦力は付与されなくなる。また表示画面32上では、ポインタPが次のスケールSC2を有効に指示する位置まで移動し、それに合わせてスケールSC2が強調表示された状態となる。
さらに、座標が基準位置C2を通過して右側へ移動すると、この基準位置C2の右側で次の中間地点Mまでの区間はフォースカーブの登り区間となる。したがって、操作者が勢い余って回転操作部12を余計に回転させた結果、座標が基準位置C2を飛び越えてしまうと、基本的にそのときの座標(Px)に対応する摩擦力(f(Px))が発生することになる。また表示画面32上では、座標(Px)に合わせてスケールSC2から僅かに右側へずれた位置にポインタPが表示されることになる(図6中(B)の二点鎖線)。
ただし本実施形態では、基準位置C1の右側にまで座標が移動しても、そこで操作者が回転操作部12の操作を止めた場合、制御上で座標を基準位置C2に相当する座標に置き換える処理を行っている。これにより、付与される摩擦力が極小(fmin)となり、また表示画面32上ではポインタPの表示位置がスケールSC2にぴったり合った状態(図6中(B)の実線)となる。以下、この処理の内容について具体的に説明する。
図7は、上記の制御処理において実行される摩擦力演算処理の手順例を具体的に示したフローチャートである。本実施形態では、この処理の中で上述した座標の置き換えを行うことができる。
先ず、横座標軸上でみて右側へ座標が移動している場合について説明する。
ステップS300:演算部28aは、回転角度(θ)の座標が横座標軸上でみていずれかの基準位置の右側の登り区間にあるか否かを判断する。なおこの判断は、単にその時点での回転角度だけでなく、それまでの回転操作部12の回転方向をも考慮に入れて行う必要がある。
なお所定角度(Δθ)は、弾性部材15による弾性変形からの復帰に伴う回転角度に基づいて設定することができる。また前回の回転角度(θold)は、前回の処理実行時に検出した値である。そして、上記の条件式(1)を満たすと判断した場合(Yes)、演算部28aは次にステップS304を実行する。
この場合、演算部28aが制御処理に復帰して電磁ブレーキ駆動処理(図5中のステップS40)を実行しても、電磁ブレーキ24への通電は行われない(駆動電流及び駆動電圧が0)。
また、演算部28aが信号出力処理(図5中のステップS50)を実行すると、置き換え後の座標が外部出力信号として出力されるので、表示画面32上ではポインタPがスケールSC2を正しく指示する位置に表示されることになる。
次に、横座標軸上でみて左側へ座標が移動している場合について説明する。
ステップS300:左側へ座標が移動している場合、演算部28aは「回転角度(θ)が基準位置C1の右側の登り区間にある」と判断しない(No)ので、次にステップS308を実行する。
上記の条件式(2)を満たすと判断した場合(Yes)、演算部28aは次にステップS312を実行する。
なお本実施形態では、例えば以下の2つの座標移動時に上記の制御を適用することができる。
また、回転方向から座標がフォースカーブの下り区間にあると判断される場合、上記の条件式(1),(2)はともに満たされない(ステップS300:NoかつステップS308:No)。この場合、やはり演算部28aはその時点での回転角度(θ)の座標に基づいて摩擦力(f(θ))を演算する。
図8は、摩擦力演算処理において適用可能なフォースカーブの別例と表示動作例とを対比して示した図である。
図8中(A):このフォースカーブは、例えば横座標軸上で右方向へ座標を移動させる場合、各基準位置C1,C2,C3,・・・で一気に摩擦力が極大となり、その状態が右側の中間地点Mまで継続する特性を有している。一方、座標が中間地点Mに達すると、そこで一気に摩擦力が極小に低下し、その状態が次の基準位置C1,C2,C3,・・・まで継続する。
このようなフォースカーブの例を適用した場合、表示画面32上でポインタPをスケールSC1から右側へ移動させようとすると、いきなり最大の摩擦抵抗が生じるため、そこから操作者が受ける操作感触は極端に重いものとなる。そして、中間地点Mに達したところで一気に摩擦抵抗がなくなるため、そこで操作の負荷が急に軽くなり、そのまま次の基準位置C2まで摩擦抵抗が発生しない。したがって操作者には、中間地点Mを過ぎると一気に次のスケールSC2までポインタPを移動させていけるようなクリック感触を実感させることができる。
図8中(B):また、このフォースカーブでは、座標の移動方向によって異なる特性が適用されている。すなわち、横座標軸上で左方向へ座標を移動させる場合、各基準位置C1,C2,C3,・・・で一気に摩擦力が極大となる点は上記と同様であるが、その状態が左側の中間地点Mまで継続する特性を有したものとなる。また、座標が中間地点Mに達すると、そこで一気に摩擦力が極小に低下し、その状態が次(左側)の基準位置C1,C2,C3,・・・まで継続するものとなる。なお、左側への移動時に操作者に与える操作感触については、上述した右側への移動時と対象に考えればよい。
12 回転操作部
14 回転軸
16 コード板
18,19 フォトインタラプタ
20 回転部材
22 摩擦板
24 電磁ブレーキ
28 制御部
28a 演算部
28d 出力部
30 表示装置
32 表示画面
Claims (6)
- 操作者から操作力を受けて回転する回転操作部と、
前記回転操作部の回転角度を検出する検出手段と、
前記回転操作部とともに回転する回転部材と、
前記回転部材に摩擦抵抗を付与することで操作者からの操作力に対して抵抗力を発生させる摩擦抵抗付与手段と、
前記検出手段の検出結果に基づき前記摩擦抵抗付与手段による摩擦抵抗の付与動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
所定の座標軸上でみて前記回転操作部の回転角度に対応する座標が予め規定された基準位置の右側又は左側のいずれか一方の側にある状態で、前記基準位置から一方の側に向かう方向へ座標を移動させる操作力を前記回転操作部が受けていると判断した場合、前記検出手段により検出される回転角度の変化に応じて前記摩擦抵抗を増大させるべく前記摩擦抵抗付与手段による付与動作の制御を実行し、この実行中に前記基準位置から前記一方の側に向かう方向へ座標を移動させる操作力を受けなくなったと判断した場合、前記付与動作の制御に関して前記回転操作部の回転角度に対応する座標を前記基準位置に相当する座標に置き換えることを特徴とする操作感触付与型入力装置。 - 請求項1に記載の操作感触付与型入力装置において、
前記回転操作部と前記回転部材との間に介在して設けられ、前記回転部材に摩擦抵抗が付与された状態で前記回転操作部が操作されると、その操作力により弾性変形を生じて前記回転操作部の回転を許容する弾性部材をさらに備え、
前記制御手段は、
前記弾性部材による弾性変形からの復帰に伴い、前記座標軸上でみて前記回転操作部の回転角度に対応する座標が一方の側から他方の側に向かう方向へ予め設定された所定量だけ移動した場合、前記基準位置から前記一方の側に向かう方向へ座標を移動させる操作力を受けなくなったと判断することを特徴とする操作感触付与型入力装置。 - 請求項1に記載の操作感触付与型入力装置において、
前記制御手段は、
前記座標軸上の複数箇所に規定された個々の前記基準位置で摩擦抵抗が極小となり、かつ、隣り合う2つの前記基準位置の中間の座標で摩擦抵抗が極大となるフォースカーブに基づき前記摩擦抵抗付与手段により付与するべき摩擦抵抗の大きさを決定するものであり、
前記回転操作部が操作力を受けたことで前記回転操作部の回転角度に対応する座標が1つの前記基準位置の右側又は左側のいずれか一方の側から前記基準位置を通過して他方の側へ移動し、前記基準位置から他方の側に向かう方向へ座標を移動させる操作力を前記回転操作部が受けていると判断した場合、前記検出手段により検出される回転角度の変化に応じて前記摩擦抵抗を増大させるべく前記摩擦抵抗付与手段による付与動作の制御を実行し、この実行中に前記基準位置から前記他方の側に向かう方向へ座標を移動させる操作力を受けなくなったと判断した場合、前記付与動作の制御に関して前記回転操作部の回転角度に対応する座標を前記基準位置に相当する座標に置き換えることを特徴とする操作感触付与型入力装置。 - 請求項3に記載の操作感触付与型入力装置において、
前記回転操作部と前記回転部材との間に介在して設けられ、前記回転部材に摩擦抵抗が付与された状態で前記回転操作部が操作されると、その操作力により弾性変形を生じて前記回転操作部の回転を許容する弾性部材をさらに備え、
前記制御手段は、
前記弾性部材による弾性変形からの復帰に伴い、前記座標軸上でみて前記回転操作部の回転角度に対応する座標が他方の側から一方の側に向かう方向へ予め設定された所定量だけ移動した場合、前記基準位置から前記他方の側に向かう方向へ座標を移動させる操作力を受けなくなったと判断することを特徴とする操作感触付与型入力装置。 - 請求項1から4のいずれかに記載の操作感触付与型入力装置において、
前記摩擦抵抗付与手段は、
電力の供給を受けて電磁力を発生し、この電磁力を用いて前記回転部材に摩擦抵抗を付与する電磁ブレーキを有しており、
前記制御手段は、
前記電磁ブレーキへの電力の供給に伴う電流又は電圧の大きさを調整して前記摩擦抵抗付与手段が付与するべき摩擦抵抗の大きさを制御可能であって、
前記座標軸上でみて前記回転操作部の回転角度に対応する座標が前記基準位置にある場合、前記電磁ブレーキへの電力の供給を停止することを特徴とする操作感触付与型入力装置。 - 請求項1から5のいずれかに記載の操作感触付与型入力装置において、
前記制御手段は、
前記検出手段により検出された回転角度に対応する座標を外部出力信号として出力することにより、所定の表示画面上にて前記回転操作部の回転角度に対応した位置を表示可能とする信号出力部をさらに有しており、
前記付与動作の制御に関して前記回転操作部の回転角度に対応する座標を前記基準位置に相当する座標に置き換えた場合、この置き換え後の座標を前記外部出力信号として前記信号出力部から出力することを特徴とする操作感触付与型入力装置。
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