JP2011227735A

JP2011227735A - 遠隔入力装置

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Publication number: JP2011227735A
Application number: JP2010097327A
Authority: JP
Inventors: Shogo Yamaguchi; 翔吾山口; Kozo Nishimura; 浩三西村; Fumito Hirose; 文人廣瀬; Tomomasa Shimizu; 智巨清水
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2010-04-20
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2011-11-10

Abstract

【課題】複雑な処理、制御を必要とせずに、適度な拘束感と良好な触感を有する遠隔入力装置を提供する。
【解決手段】メニュー表示が表示される表示部３００と、入力スイッチ１９０、位置検出部としてのＸ軸エンコーダ１７０とＹ軸エンコーダ１７５、および、２次元駆動部としてのＸ軸モータ１５０とＹ軸モータ１５５を備え、表示部３００上へポインタを表示して遠隔入力操作する遠隔操作部１００と、メニュー表示の座標に対応した力覚パターン及びポインタの位置座標に基づく反力を遠隔操作部１００に力覚として付与する駆動部２０１と、表示部３００上のポインタの移動状態に基づいてメニュー表示上のポインタの位置に対応した反力を低減調整して遠隔操作部１００に力覚として付与する調整部２０２を備える操作制御部としての制御ＥＣＵ２００と、を有して構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、遠隔入力装置に関し、特に、表示画面と連携した操作感覚を有する遠隔操作スイッチによる遠隔入力装置に関する。

従来、遠隔入力装置において、操作者によって操作される操作部に操作感を付与するものとして、力覚付与型の遠隔入力装置がある（例えば、特許文献１参照）。この遠隔入力装置は、操作者によって操作される操作部と、操作状態を検出するストローク検出部と、操作部に力覚を付与する力覚発生部と、外部装置と、ストローク検出部より出力されるストローク情報及び外部装置より送信される部品データに基づいて力覚発生部の駆動を制御し、操作部にその操作状態に応じた所定の力覚を付与する制御部とを有して構成されている。

この遠隔入力装置によれば、操作者が操作部を操作するときに力覚発生部から操作部に反力が作用するので、その操作状態に応じた操作感が得られる。そして、反力を操作部に付与するための力覚パターンを何段階にも切替えて調整することで操作性の向上を行なう構成とされている。

特開２００４−３１９１７３号公報

しかし、特許文献１に示す遠隔入力装置は、表示画面上に反力エリアが表示されている場合に、反力エリアにポインタが移動されると操作者の意図する以上にポインタを反力エリアの中心に引き込み、良好な操作フィールを妨げていた。また、この対応として反力を弱くした場合、引き込み中心での拘束感を弱めるため、良好な操作フィールと拘束感との両立が課題となっている。

従って、本発明の目的は、複雑な処理、制御を必要とせずに、適度な拘束感と良好な触感を有する遠隔入力装置を提供する。

［１］本発明は上記目的を達成するため、メニュー表示が表示される表示部と、入力スイッチ、位置検出部、および、２次元駆動部を備え、前記表示部上へポインタを表示して遠隔入力操作する遠隔操作部と、前記メニュー表示の座標に対応した力覚パターン及び前記ポインタの位置座標に基づく反力を前記遠隔操作部に力覚として付与する駆動部と、前記表示部上のポインタの移動状態に基づいて前記メニュー表示上の前記ポインタの前記位置に対応した前記反力を低減調整して前記遠隔操作部に力覚として付与する調整部を備える操作制御部と、を有することを特徴とする遠隔入力装置を提供する。

［２］前記調整部は、ポインタによる選択、決定で特定の機能を実行するメニュー表示上の特定範囲である反力エリア内において、前記ポインタの移動方向と同一方向の前記反力の低減調整を行なってもよい。

［３］前記反力の低減調整は、前記力覚パターンの変更または前記力覚パターンに基づく演算値によるものであってもよい。

本発明によれば、複雑な処理、制御を必要とせずに、適度な拘束感と良好な触感を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る遠隔入力装置を構成する表示部、遠隔操作部が車両のセンターコンソールに装着された斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る遠隔入力装置を構成する遠隔操作部を示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態に係る遠隔入力装置の構成ブロック図である。図４（ａ）は、本発明の実施の形態に係る遠隔入力装置１における表示部３００に表示された表示メニュー例であり、（ｂ）は、その表示メニュー上での反力エリアと反力が働く方向を矢印で示した図であり、（ｃ）は、表示メニュー画面に対応するＸ位置とＸ方向の反力レベルの関係を示す基本力覚パターン例であり、また、（ｄ）は、表示メニュー画面に対応するＹ位置とＹ方向の反力レベルの関係を示す基本力覚パターン例である。図５は、本発明の実施の形態に係る遠隔入力装置の反力低減調整制御のための係数ｋの特性を示すグラフ図である。図６は、ポインタがｘ正方向に移動状態と判断された場合であって、ポインタがアイコン上に位置している状態での表示メニュー画面に対応するＸ方向の反力レベルの関係を示す力覚パターン例である。図７は、本発明の実施の形態に係る遠隔入力装置の動作、すなわち、力覚制御時の反力調整制御のフローチャートを示す図である。

本発明の実施の形態に係る遠隔入力装置１は、メニュー表示が表示される表示部３００と、入力スイッチ１９０、位置検出部としてのＸ軸エンコーダ１７０とＹ軸エンコーダ１７５、および、２次元駆動部としてのＸ軸モータ１５０とＹ軸モータ１５５を備え、表示部３００上へポインタを表示して遠隔入力操作する遠隔操作部１００と、メニュー表示の座標に対応した力覚パターン及びポインタの位置座標に基づく反力を遠隔操作部１００に力覚として付与する駆動部２０１と、表示部３００上のポインタの移動状態に基づいてメニュー表示上のポインタの位置に対応した反力を低減調整して遠隔操作部１００に力覚として付与する調整部２０２を備える操作制御部としての制御ＥＣＵ２００と、を有して構成されている。

ポインタによる選択、決定で特定の機能を実行するメニュー表示上の特定範囲を反力エリアという。例えば、特定の機能を実行するアイコン、また、そのアイコンの周辺領域で一定の機能が割り当てられた領域である。力覚パターンは、この反力エリアがメニュー表示に対応して形成された２次元データプロファイルである。具体的には、メニュー表示に対応して、Ｘ方向、Ｙ方向距離Ｓと反力レベルＦとの関係（Ｆ−Ｓ特性）が規定され、力覚パターンとして定義されている。このＦ−Ｓ特性は、記憶部に数値データ、テーブルとして格納され、所定の処理時に適宜参照される。

図１は、本発明の実施の形態に係る遠隔入力装置１を構成する遠隔操作部１００が車両のセンターコンソール６に装着された場合の斜視図である。運転席５の左方で車両の中央付近に遠隔操作部１００が設けられたセンターコンソール６が配置され、インスツルメントパネル８でステアリング７の左方、運転者から視認できる位置に表示部３００が設けられている。

図２は、本発明の実施の形態に係る遠隔入力装置１を構成する遠隔操作部１００を示す斜視図である。遠隔操作部１００には、ベース１１０およびベース１１０を覆うカバー１１１と、運転者が操作できるようにこのカバー１１１から突出して取付けられた操作ノブ１２０が設けられている。この操作ノブ１２０は、ベース１１０に取付けられたＸＹ球面軸受１２４に一端が支持されたノブシャフト１２５に取り付けられている。

Ｘ方向にはノブシャフト１２５と当接しＹ方向にはノブシャフト１２５と摺動するＸ方向へスライド移動可能なＸキャリッジ１４０と、Ｘキャリッジ１４０と直交しＹ方向にはノブシャフト１２５と当接しＸ方向にはノブシャフト１２５と摺動するＹ方向へスライド移動可能なＹキャリッジ１４５により、２次元スライド機構が構成されている。操作ノブ１２０のＸＹ操作により、ノブシャフト１２５はこの２次元スライド機構をＸ方向およびＹ方向に移動させる。

一方、Ｘキャリッジ１４０、Ｙキャリッジ１４５は、それぞれの両端がＸ軸スライドガイド１８０とＹ軸スライドガイド１８５にそれぞれ支持されている。それぞれの一端側にはＸ軸ラックギア１３０、Ｙ軸ラックギア１３５が取付けられており、このラックギアはベース１１０側に装着されたＸ軸モータ１５０、Ｙ軸モータ１５５と歯合して、各モータから力覚パターンに基づいた反力を受ける。

上記の反力は、２次元スライド機構およびノブシャフト１２５を介してＸ軸モータ１５０、Ｙ軸モータ１５５からの力を操作ノブ１２０に作用させて反力を呈示する。すなわち、遠隔操作部１００に対して力覚制御を行い、操作者が操作ノブ１２０を操作する際に適度な操作感覚を付与する。

図３は、本発明の実施の形態に係る遠隔入力装置１の構成ブロック図である。遠隔操作部１００は、入力スイッチ１９０、位置検出部としてのＸ軸エンコーダ１７０とＹ軸エンコーダ１７５、および、２次元駆動部としてのＸ軸モータ１５０とＹ軸モータ１５５を備える。入力スイッチ１９０、Ｘ軸エンコーダ１７０、Ｙ軸エンコーダ１７５、および、Ｘ軸モータ１５０、Ｙ軸モータ１５５は、いずれも制御ＥＣＵ２００と接続されている。

入力スイッチ１９０は、操作ノブ１２０の押圧操作によりスイッチＯＮされて、制御ＥＣＵ２００にスイッチ信号を出力する。また、Ｘ軸エンコーダ１７０とＹ軸エンコーダ１７５は、操作ノブ１２０のＸＹ操作によるＸ方向移動信号およびＹ方向移動信号を制御ＥＣＵ２００に出力する。一方、Ｘ軸モータ１５０、Ｙ軸モータ１５５には、制御ＥＣＵ２００から力覚制御のための駆動電流が供給される。

制御ＥＣＵ２００は、主に判断処理を行なうマイコン（ＣＰＵ）、処理演算プログラム、メニュー画面の位置データ、力覚付与のための力覚パターン等を記憶しておく記憶部、演算処理の作業領域としてのＲＡＭ等から構成される。また、Ｘ軸モータ１５０とＹ軸モータ１５５をドライブするための駆動部２０１、後述する反力調整のための調整部２０２を備えている。この制御ＥＣＵ２００は表示部３００に接続され、メニュー画面の位置データに基づいて表示部３００にメニュー表示を行なうと共に、操作ノブ１２０のＸＹ操作によるポインタを表示部３００に表示する。

また、制御ＥＣＵ２００は、ＣＡＮ通信等の車載ＬＡＮの車両通信バス４００を介して制御対象機器、例えば、カーナビ装置４０１、エアコン装置４０２等と接続されている。これにより、表示部３００に表示されたメニュー表示に対する遠隔操作部１００の操作に基づいて、車両通信バス４００を介して制御対象機器、例えば、カーナビ装置４０１、エアコン装置４０２等が遠隔制御される。

図４（ａ）は、本発明の実施の形態に係る遠隔入力装置１における表示部３００に表示された表示メニュー例であり、（ｂ）は、その表示メニュー上での反力エリアと反力が働く方向を矢印で示した図であり、（ｃ）は、表示メニュー画面に対応するＸ位置とＸ方向の反力レベルの関係を示す基本力覚パターン例であり、また、（ｄ）は、表示メニュー画面に対応するＹ位置とＹ方向の反力レベルの関係を示す基本力覚パターン例である。

図４（ａ）において、左上に原点Ｏをとり、右方向にＸ軸、下方向にＹ軸とする。表示メニュー３１０の上段には、エアコン装置４０２の３段階の風量調節のためのアイコン３１１、３１２、３１３が並んで表示され、下段には、３段階の温度調節のためのアイコン３１４、３１５、３１６が並んで表示されている。反力エリアは、アイコン３１１〜３１６、および、アイコンを取り巻く周辺領域３１７に区画されたエリアである。

アイコン３１１〜３１３は、ポインタによる選択、決定によってエアコン装置４０２の３段階の風量調節の機能が割り当てられている。一方、アイコン３１４〜３１６は、ポインタによる選択、決定によってエアコン装置４０２の３段階の温度調節の機能が割り当てられている。周辺領域３１７は、ポインタによる選択、決定によって特定の機能が実行される設定とはされていない。

各反力エリア（３１１〜３１６、３１７）には、図４（ｂ）に代表して示すように、それぞれ同様のパターンにより反力が作用する。すなわち、アイコン３１１〜３１６の各反力エリアでは、それぞれのアイコン中心に引き込むような反力が作用する。周辺領域３１７の反力エリアでは、反力は作用しない。

図４（ｃ）に示すように、Ｘ方向について、アイコン３１５の左側エッジ領域Ｘ１では、左側からポインタ３２０をアイコン中心方向へ移動させる場合、右側へ引込むために反力レベルはマイナス値Ｆｘｍに力覚パターンが設定されている。一方、アイコン３１５の右側エッジ領域Ｘ３では、右側からポインタ３２０をアイコン中心方向へ移動させる場合、左側へ引込むために反力レベルはプラス値Ｆｘｐに力覚パターンが設定されている。尚、上記の力覚パターンは図に示したように台形状に設定されているが、矩形状でもよく、また、角部を曲線状にした力覚パターン等でもよい。

Ｙ方向についても同様である。図４（ｄ）に示すように、アイコン３１５の上側エッジ領域Ｙ１では、上側からポインタ３２０をアイコン中心方向へ移動させる場合、下側へ引込むために反力レベルはマイナス値Ｆｙｍに力覚パターンが設定されている。一方、アイコン３１５の下側エッジ領域Ｙ３では、下側からポインタ３２０をアイコン中心方向へ移動させる場合、上側へ引込むために反力レベルはプラス値Ｆｙｐに力覚パターンが設定されている。尚、上記の力覚パターンは図に示したように台形状に設定されているが、矩形状でもよく、また、角部を曲線状にした力覚パターン等でもよい。

（本発明の実施の形態に係る遠隔入力装置１の動作）
図７は、本発明の実施の形態に係る遠隔入力装置１の動作、すなわち、力覚制御時の反力調整制御のフローチャートを示す図である。以下に、遠隔入力装置１の力覚制御時の反力の低減調整制御の動作を説明する。

（Ｓｔｅｐ１）
まず、制御ＥＣＵ２００は、ポインタ３２０がアイコン等の特定の反力エリア（アイコン３１１〜３１６）内にあるかどうかを判断する。以降に説明する反力調整制御は、ポインタ３２０が一定の反力エリア（アイコン３１１〜３１７）内にある間は継続して行なわれる（Ｓｔｅｐ１；Ｙｅｓ）。

（Ｓｔｅｐ２）
次に、制御ＥＣＵ２００は、ポインタ３２０が移動状態かどうかを判断する。すなわち、ポインタ３２０がアイコン等の特定の反力エリア（アイコン３１１〜３１６、周辺領域３１７）内を移動しているかどうかを判断する。この判断は、制御ＥＣＵ２００がＸ軸エンコーダ１７０、Ｙ軸エンコーダ１７５から入力されるパルスをカウントし、一定時間内のパルスカウント値で判断することができる。ポインタ３２０が移動状態であると判断された場合は、Ｓｔｅｐ３へ進み、Ｎｏの場合はＳｔｅｐ１の始めに戻って繰返して判断を行なう。

（Ｓｔｅｐ３）
ポインタ３２０の位置する反力エリア（アイコン３１１〜３１６、周辺領域３１７）に基づき、反力Ｆｘｉ、Ｆｙｉを力覚パターンから求め、移動方向と同方向の反力Ｆｘｉ、Ｆｙｉに引き込み有効割合を示す係数ｋ（＜１）を掛けてポインタ３２０への反力の呈示を行なう。ここで、係数ｋは、速度に比例するものである。尚、本発明の実施の形態では、反力エリアのうち、アイコン３１１〜３１６に限定して上記の反力低減調整制御を行なう。

図５は、本発明の実施の形態に係る遠隔入力装置１の反力低減調整制御のための係数ｋの特性を示すグラフ図である。

引き込み有効割合を示す係数ｋは、図５に示すように、ポインタ３２０が予め定められた速度ｖ_ｒｅｆより小さい速度で移動している状態では、所定の割合で反力レベルＦｘｉを制御し、速度ｖ_ｒｅｆ以上の速度で移動している状態では、反力レベルＦｘｉを０とする。ここで、例えば、速度ｖ_ｒｅｆは、反力によって生じるポインタ３２０の移動速度より大きい値に設定することが好ましいが、この限りではない。尚、係数ｋは、速度とともに減少するものであれば、非線型に振る舞うものでもよい。

ここで、図６は、ポインタ３２０がｘ正方向に移動している状態にあると判断された場合であって、ポインタ３２０がアイコン３１５上に位置している状態での表示メニュー画面に対応するＸ方向の反力レベルの関係を示す力覚パターン例である。ポインタ３２０の移動速度が速度ｖ_ｒｅｆより小さい値の場合、反力レベルＦｘｍは、係数ｋを乗じた値に調整制御される。また、左方向に働く反力は、ポインタ３２０の移動方向と異なるため、調整制御されない。なお、ポインタがＹ方向に移動している状態では、Ｙ方向に同様に反力低減調整制御が行われる。

駆動部２０１は、上記演算による低減された反力に対応する駆動電流を、Ｘ軸モータ１５０、Ｙ軸モータ１５５に供給し、操作ノブ１２０に反力呈示を行なう。これにより、ポインタ３２０がアイコン３１５に差し掛かったときに、過剰にアイコン３１５の中心に向かって付勢されるといった、操作ノブ１２０に対する不自然な反力呈示が生じにくくなる。

（Ｓｔｅｐ４）
上記の反力調整制御は、ポインタ３２０が一定の反力エリア（アイコン３１１〜３１７）内にある間は継続して行なわれるが、反力エリア（アイコン３１１〜３１７）外となると（Ｓｔｅｐ１；Ｎｏ）、Ｓｔｅｐ４へ進んで反力調整制御を終了する。

以上の一連のステップにより、本発明の実施の形態に係る遠隔入力装置１の反力調整制御が行なわれる。尚、本実施の形態では、周辺領域３１７において反力呈示が行なわれないので、アイコン３１１〜３１６に限定して上記の反力低減調整を行なうことができる。

（本発明の実施の形態の効果）
図４で示すような基本力覚パターンでは、ポインタ３２０をアイコンの中心へ向かって移動させる場合に、アイコンに差し掛かったときに、過剰にアイコンの中心に向かう反力が付勢されるため、アイコンの中心を通り過ぎることとなり、操作が不自然となる。例えば、図４（ｂ）において、アイコン３１５の左側からアイコン３１５の中心へ移動させる場合に、アイコンの移動速度が大きいと、Ｘ１〜Ｘ２の反力が付勢されてアイコン３１５の中心へ移動した勢いで、アイコン３１５の中心を超えて右側へ移動してしまう場合があるが、本発明の実施の形態によれば、そのような遠隔操作を抑制することができる。

すなわち、上記の例では、ポインタ３２０の移動速度が予め定めた値より大きい場合に、アイコン３１５の中心に向かう反力が低減して呈示されるので、アイコン３１５の中心へ移動する際の付勢が通常より小さく、勢いによりアイコン３１５の右側までポインタが移動することがない。

尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは調整しない範囲内で種々の変形が可能である。

１…遠隔入力装置、５…運転席、６…センターコンソール、７…ステアリング、８…インスツルメントパネル、１００…遠隔操作部、１１０…ベース、１１１…カバー、１２０…操作ノブ、１２４…球面軸受、１２５…ノブシャフト、１３０…Ｘ軸ラックギア、１３５…Ｙ軸ラックギア、１４０…Ｘキャリッジ、１４５…Ｙキャリッジ、１５０…Ｘ軸モータ、１５５…Ｙ軸モータ、１７０…Ｘ軸エンコーダ、１７５…Ｙ軸エンコーダ、１８０…Ｘ軸スライドガイド、１８５…Ｙ軸スライドガイド、１９０…入力スイッチ、２００…制御ＥＣＵ、２０１…駆動部、２０２…調整部、３００…表示部、３１０…表示メニュー、３１１〜３１６…アイコン、３１７…周辺領域、３２０…ポインタ、４００…車両通信バス、４０１…カーナビ装置、４０２…エアコン装置

Claims

メニュー表示が表示される表示部と、
入力スイッチ、位置検出部、および、２次元駆動部を備え、前記表示部上へポインタを表示して遠隔入力操作する遠隔操作部と、
前記メニュー表示の座標に対応した力覚パターン及び前記ポインタの位置座標に基づく反力を前記遠隔操作部に力覚として付与する駆動部と、前記表示部上のポインタの移動状態に基づいて前記メニュー表示上の前記ポインタの前記位置に対応した前記反力を低減調整して前記遠隔操作部に力覚として付与する調整部を備える操作制御部と、
を有することを特徴とする遠隔入力装置。
前記調整部は、ポインタによる選択、決定で特定の機能を実行するメニュー表示上の特定範囲である反力エリア内において、前記ポインタの移動方向と同一方向の前記反力の低減調整を行なうことを特徴とする請求項１に記載の遠隔入力装置。
前記反力の低減調整は、前記力覚パターンの変更または前記力覚パターンに基づく演算値によるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の遠隔入力装置。