JP2014052787A - 振動呈示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動呈示に伴う違和感を改善するとともに、操作性を向上させた振動呈示装置を提供する。
【解決手段】振動呈示装置は、複数の情報入力領域１１１を表示する表示部１１と、使用者が情報入力領域１１１に触れた位置情報を検出するタッチセンサ部１２と、タッチセンサ部１２の位置情報に基づき情報入力領域１１１に振動を発生させて振動呈示を行う振動呈示部１４と、振動呈示部１４の振動呈示を制御する振動呈示制御部２３とを備えている。振動呈示制御部２３は、振動呈示時間の経過後に振動待機時間を設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、操作者の手指に刺激操作感触を呈示する振動呈示装置に関するものである。

従来の振動呈示装置の一例としては、使用者がタッチパネルにタッチ操作するとき、タッチパネル面のタッチ操作の位置に応じてタッチパネルに振動呈示を行なうタッチパネル装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

上記特許文献１記載の従来のタッチパネル装置は、タッチパネル面をなぞることでデータを入力する際に、そのデータをブラインドタッチ入力できる装置であり、タッチパネル面のタッチ位置を検出し、そのタッチ位置に応じた振動周波数、振動間隔又は振動強度で振動素子を振動させる構成となっている。

この従来のタッチパネル装置によれば、タッチパネル面のタッチ位置に応じて振動素子の振動周波数、振動間隔又は振動強度を制御してクリック感を変えているので、タッチパネル面のタッチ位置を使用者に感覚的に認識させることができるとしている。

特開２００６−７９２３８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来のタッチパネル装置は、上下左右方向の操作に対する振動フィードバック（以下、「振動呈示」ともいう。）の振動周波数、振動間隔又は振動強度を変化させるが、例えば日本語の五十音配列のソフトウェアキーボードのイメージ画面では選択可能な文字列が多いため、文字列に沿って素早くなぞり操作する場合は、振動呈示が短い間隔で多数回繰り返されることとなり、使用者が煩わしさを感じるという事態を生じる場合があった。

従って、本発明の目的は、振動呈示に伴う違和感を改善するとともに、操作性を向上させた振動呈示装置を提供することにある。

［１］本発明は、複数の情報入力領域を表示する表示部と、使用者が前記情報入力領域に触れた位置情報を検出するタッチセンサ部と、前記タッチセンサ部の位置情報に基づき前記情報入力領域に振動を発生させて振動呈示を行う振動呈示部と、前記振動呈示部の振動呈示を制御する振動呈示制御部と、を備えており、前記振動呈示制御部は、振動呈示時間の経過後に振動待機時間を設定することを特徴とする振動呈示装置にある。

［２］上記［１］記載の前記振動呈示制御部は、前記振動呈示時間に前記振動待機時間を加算した時間の合計を１回の実行時間として設定することを特徴としている。

［３］上記［１］又は［２］記載の前記振動待機時間は、使用者のなぞり操作により前記複数の情報入力領域を通過した数に応じて長く設定されることを特徴としている。

［４］上記［１］〜［３］のいずれかに記載の前記振動呈示制御部は、使用者のなぞり操作により前記複数の情報入力領域を通過した数が所定の閾値を超えていることを条件として、前記振動待機時間を長く設定することを特徴としている。

本発明によれば、複数の情報入力領域に対して、使用者がなぞり操作を行っても、心地よい操作感が得られるとともに、操作性に優れた振動呈示装置が効果的に得られる。

本発明の好適な実施の形態に係る振動呈示装置が搭載された車両内の構成の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る振動呈示装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る振動呈示装置の表示部における表示の一例を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る振動呈示装置の振動呈示の一例を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る振動呈示装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。

（車両の前部座席前方の構成）
図１において、車両１の前部座席の前方には、計器類や助手席用エアバッグなどが装着された合成樹脂製のインストルメントパネル２が車幅方向に配置されている。このインストルメントパネル２の中央部付近に配置されたセンタークラスタ３の意匠面側には、各種の選択画面を表示可能な入力装置１０の表示部１１が配置されている。

（入力装置の構成）
この入力装置１０は、図１及び図２に示すように、車両１に搭載されたナビゲーション装置５等の車載機器の操作や文字等の入力を行う装置である。他の車載機器としては、例えば空調装置、オーディオ装置や運転支援装置等が搭載される。そのナビゲーション装置５を含む車載機器と入力装置１０とは、ＣＡＮ（Controller Area Network）６により接続されており、車両電源７から供給される電力により動作するようになっている。

この入力装置１０の表示部１１には、図１及び図２に示すように、使用者が触れることで入力操作を行うタッチセンサ部１２が重ねて配置されている。このタッチセンサ部１２に対して、使用者の指先でタッチやなぞり等の操作を行い、表示部１１に表示された表示画面の情報入力領域に押し込み操作を行うことでオンされるスイッチ部１５を介して、その情報入力領域に表示された文字や記号等の入力操作がなされる。

図示例では、表示部１１とタッチセンサ部１２とが同一面上に重ねられた状態で配置されているが、表示部１１とタッチセンサ部１２とは、別々に配置された構成であってもよい。その表示部１１に代えて、タッチセンサ部１２に対応した画像表示をセンターディスプレイ４に出力表示する構成とすることもできる。

（表示部の構成）
この表示部１１としては、例えばＴＦＴ型等の公知の液晶ディスプレイが用いられる。この表示部１１は、図２に示すように、ＥＣＵ２０に接続されている。このＥＣＵ２０から出力される表示信号に基づいて、表示部１１の表示画面に画像が表示される。この画像は、制御対象である車載機器のメニュー画面や地図画面等のデータである。

図３を参照すると、図３には、表示部１１の表示画面１１０に表示される画像の一例が示されている。この表示画面１１０は、複数の情報入力領域１１１と、複数の情報入力領域１１１のそれぞれを取り囲む縦横方向の境界線１１２，１１３とを有する。この情報入力領域１１１には、５０音の文字が割り当てられている。情報入力領域１１１に表示される文字は、押し込み操作用の仮想の操作ボタンとして機能する。その操作ボタンを押し込み操作することで、情報入力領域１１１の文字データがＥＣＵ２０に入力される。

（タッチセンサ部の構成）
このタッチセンサ部１２は、図２及び図３に示すように、使用者の指先で触れた表示部１１の表示画面１１０上のタッチ位置を検出するタッチセンサであり、表示画面１１０上のタッチ位置に応じた信号を出力するタッチ検出部１３を有している。タッチセンサ部１２としては、例えば静電容量方式、抵抗膜方式、赤外線方式やＳＡＷ方式等の公知のタッチパネルを用いることが可能である。

このタッチセンサ部１２は、図２及び図３に示すように、タッチパネルの横方向をＸ軸とし、縦方向をＹ軸とし、タッチパネルの左上の隅を原点としたとき、タッチ検出部１３によりタッチ操作の位置（表示画面１１０上のＸ−Ｙ座標値）を検出し、検出信号としてＥＣＵ２０に出力する。使用者の手指が表示画面１１０に対してタッチ操作を行うことで文字の入力操作ができる。この入力操作により入力内容が判断されることで、車載機器の操作を行うことが可能となる。

（ＥＣＵの構成）
このＥＣＵ２０は、プログラムに従って、取得したデータに演算や加工等を行うＣＰＵ、半導体メモリであるＲＡＭ、及びＲＯＭ等により構成されたコンピュータである。このＲＯＭには、例えばＣＰＵが動作するためのプログラム、画像情報や接続機器情報等が格納されている。一方のＲＡＭは、例えば一時的に演算結果等を格納する記憶領域として用いられる。

この画像情報は、情報入力領域１１１、縦方向の境界線１１２、及び横方向の境界線１１３などの情報であり、一方の接続機器情報は、ナビゲーション装置５等の車載機器の情報である。

このＥＣＵ２０は、図２に示すように、表示部１１の表示画面１１０に出力する画像を生成する表示画像生成部２１と、表示画像生成部２１から供給された画像の表示動作を制御する表示コントローラ２２と、振動呈示部１４の駆動を制御する振動呈示制御部２３と、タッチセンサ部１２の動作を制御するセンサコントローラ２４と、電子機器の動作を制御する機器制御部２５と、振動呈示の命令を蓄積するバッファ部２６とを備えている。

この表示画像生成部２１は、表示部１１に表示させる画像情報をＲＯＭから読み出して表示コントローラ２２に出力する。

この表示コントローラ２２は、表示画像生成部２１から供給された画像に基づいて表示部１１を駆動し、表示部１１に画像を表示する。

この振動呈示制御部２３は、タッチセンサ部１２から取得した検出信号に基づく表示画面１１０のＸ−Ｙ座標値から、使用者の指先が接触した座標、あるいは接近した座標を算出する。この座標の算出方法としては、例えば加重平均を用いた方法等の周知の方法が用いられる。

この振動呈示制御部２３は、検出されたＸ−Ｙ座標値に基づいて、タッチ操作（なぞり操作）により表示画面１１０の情報入力領域１１１に達したか否かを判断する。情報入力領域１１１に達したと判断した場合は、振動呈示部１４を駆動させることでタッチセンサ部１２を加振制御して振動呈示を行う。

このセンサコントローラ２４は、供給電圧の制御、供給時間の制御や読み取り動作のタイミングの制御等を行い、タッチセンサ部１２を制御する。

この機器制御部２５は、振動呈示制御部２３が判定した操作と、その操作に割り付けられた機能を定義する制御情報とに基づいて、車両１に搭載されたナビゲーション装置５等の電子機器を制御する。

（振動呈示装置の構成）
この入力装置１０は、操作者の手指に刺激操作感触を呈示する振動呈示装置を備えている。この振動呈示装置は、この実施の形態における主要な特徴部を有している。

この振動呈示装置は、図２及び図３に示すように、タッチセンサ部１２に振動を発生させることで振動呈示を行う振動呈示部１４と、タッチ検出部１３により検出された位置及び表示部１１に表示される表示画像に基づいて、なぞり操作により情報入力領域１１１を通過したとき振動呈示部１４によりタッチセンサ部１２を振動させるＥＣＵ２０とを備える。

この振動呈示部１４は、図２に示すように、タッチセンサ部１２に装着されており、タッチセンサ部１２の検出面を振動させることで振動呈示を行う。この振動呈示部１４としては、例えばピエゾ（電歪素子）、ソレノイド、モータや電磁コイル等の各種のアクチュエータを用いることができる。

このＥＣＵ２０の振動呈示制御部２３は、表示画面１１０上における一つの情報入力領域１１１に対応して、振動呈示時間Ｔｄと振動待機時間Ｔｗとの時間の合計（Ｔｄ＋Ｔｗ）を振動呈示の１回の実行時間Ｔとして設定する。

タッチ操作（なぞり操作）により情報入力領域１１１に触れることで振動呈示命令が発生する。振動呈示の実行時間Ｔ内に情報入力領域１１１を通過する数Ｎ（以下、「操作ボタン切替数Ｎ」ともいう。）に応じて、振動呈示制御部２３から振動呈示部１４に制御信号が出力される。この操作ボタン切替数Ｎが所定の閾値ａを超えていない場合は、タッチ操作（なぞり操作）により情報入力領域１１１を通過する度に振動呈示部１４が振動する。

この振動呈示制御部２３により、図３に示す文字「あ」から文字「か」へ間欠的にタッチ操作（なぞり操作）がなされたと判断されたときは、情報入力領域１１１は文字「あ」及び文字「か」の二つであるから、１回の振動呈示が行われる。一方、文字「あ」から文字「か」を経て文字「さ」を順次横切る場合は、情報入力領域１１１は文字「あ」、文字「か」及び文字「さ」の三つであるから、２回の振動呈示が行われる。

上記振動呈示の動作によれば、情報入力領域１１１を通過するときに所定の回数だけ振動呈示を行うことで自然な振動呈示とすることができる。

一方、振動呈示の実行時間Ｔ内において、複数の情報入力領域１１１に対応する振動呈示命令が発生した場合は、この振動呈示命令数Ｎをバッファ部２６に蓄積することで、振動回数を制限する動作が振動呈示制御部２３により実行される。この振動呈示命令数Ｎは、情報入力領域１１１を通過する操作ボタン切替数Ｎに相当する。

この振動呈示命令数Ｎが所定の閾値ａを超えた場合は、振動呈示制御部２３により振動呈示命令数Ｎに応じて、振動待機時間Ｔｗの間隔が時間Ｔｗｏずつ長く設定される。この振動待機時間Ｔｗ後に振動呈示命令がバッファ部２６から出力される。

ここで、閾値ａを１と仮定すれば、振動呈示命令数Ｎと時間Ｔｗｏとにより振動待機時間Ｔｗを下記の数式（１）のように計算することができる。この閾値ａは、使用者に煩わしさを感じさせないことに適した時間として定められた時間である。

この振動待機時間Ｔｗに対して、振動呈示命令数（Ｎ−１）に応じて増加する時間Ｔｗｏを加算することで、振動待機時間Ｔｗが設定される。この振動待機時間Ｔｗにより、振動呈示の実行時間Ｔ（＝振動呈示時間Ｔｄ＋振動待機時間Ｔｗ）の間隔が更新される。この実行時間Ｔについては特に規定されるものではないが、振動待機時間Ｔｗが長くなりすぎると、使用者に振動呈示の遅延を感じさせるため、振動待機時間Ｔｗを所定の時間に制限することが好適である。振動待機時間Ｔｗは、例えば２００ｍｓ以下の時間に設定される。

（振動呈示のタイミング）
ここで、図４を参照すると、図４には、図３に示す五十音の「あ」段に沿って連続的になぞり操作した場合の情報入力領域１１１を通過する操作ボタン切替数と、バッファ部２６に蓄積される振動呈示命令数と、振動呈示数との関係が例示されている。

図４において、上記式１に基づき、振動呈示時間Ｔｄを５０ｍｓとし、振動待機時間Ｔｗを４０ｍｓとし、時間Ｔｗｏを１０ｍｓに設定する。振動呈示の実行時間Ｔは、振動呈示時間Ｔｄと振動待機時間Ｔｗとの時間の合計（Ｔｄ＋Ｔｗ）を振動呈示の１回の実行時間Ｔとし、Ｔ＝９０ｍｓ＋（Ｎ−１）×１０ｍｓに設定する。

図３に示す五十音の「あ」段に沿ってなぞり操作が連続的になされたときの振動呈示処理における操作ボタン切替数は１２回であり、その操作ボタン切替位置を図４中に白抜き三角でプロットしている。振動呈示数は６回であり、その振動呈示位置を図４中に黒三角でプロットしている。

この振動呈示処理は、図４に示すように、先ず、五十音の文字「あ」及び文字「か」の間の情報入力領域１１１の操作ボタン切替位置で振動呈示命令を出力する。次いで、文字「か」及び文字「さ」の間の情報入力領域１１１の操作ボタン切替位置において一個の振動呈示命令をバッファ部２６に蓄積し、その一個の振動呈示命令を文字「さ」の情報入力領域１１１で出力する。

続いて、文字「さ」及び文字「た」の間の情報入力領域１１１の操作ボタン切替位置と文字「た」及び文字「な」の間の情報入力領域１１１の操作ボタン切替位置とにおいて、二個の振動呈示命令をバッファ部２６に蓄積し、その二個の振動呈示命令のうち一個の振動呈示命令を文字「な」の情報入力領域１１１で出力する。

続いて、文字「な」及び文字「は」の間の情報入力領域１１１の操作ボタン切替位置において、一個の振動呈示命令をバッファ部２６へ蓄積する。ここで、合計二個の振動呈示命令がバッファ部２６に蓄積されていることから、上記式１に基づき、振動待機時間Ｔｗが１０ｍｓ長く設定され（４０ｍｓ＋（２−１）×１０ｍｓ）、振動呈示の実行時間Ｔは、１００ｍｓ（５０ｍｓ＋５０ｍｓ）の時間間隔に広げられる。

続いて、文字「な」及び文字「は」の間の情報入力領域１１１の操作ボタン切替位置と文字「は」及び文字「ま」の間の情報入力領域１１１の操作ボタン切替位置とにおいて、二個の振動呈示命令をバッファ部２６へ溜め込み、合計三個の振動呈示命令がバッファ部２６に蓄積される。その三個の振動呈示命令のうち一個の振動呈示命令を文字「ま」の情報入力領域１１１で出力する。

続いて、文字「ま」及び文字「や」の間の情報入力領域１１１の操作ボタン切替位置において、一個の振動呈示命令をバッファ部２６に蓄積する。ここで、合計三個の振動呈示命令がバッファ部２６に蓄積されていることから、上記式１に基づき、振動待機時間Ｔｗが２０ｍｓ長く設定されることで（４０ｍｓ＋（３−１）×１０ｍｓ）、振動呈示の実行時間Ｔが１１０ｍｓ（５０ｍｓ＋６０ｍｓ）の時間間隔に広げられる。

以上の処理により、バッファ部２６に蓄積されている振動呈示命令数Ｎに応じて、振動待機時間Ｔｗの間隔が制御される。バッファ部２６に蓄積されている振動呈示命令数Ｎに応じて振動呈示命令を間引いて振動フィードバックの出力間隔を制御することが可能となる。

（振動呈示装置の動作）
図５を参照すると、図５には、上記のように構成された振動呈示制御部２３の制御に基づく振動呈示装置の動作の一例が示されている。以下に、図２、図３及び図５を参照しながら、振動呈示装置の動作の一例を説明する。

いま、入力装置１０が入力動作を開始する。ＥＣＵ２０は、スイッチ部１５からのオン信号によりタッチされたか否かを判断する（ステップＳ１）。ステップＳ１の処理において、タッチされなければ、タッチされたか否かの判断を繰り返す。

ステップＳ１の処理においてタッチＯＮを検出した場合は、ステップＳ２へ進む。ステップ２の処理において、タッチセンサ部１２が、なぞり操作における表示画面１１上の現在位置Ｘ，Ｙの検出を行う。タッチセンサ部１２が現在位置Ｘ，Ｙを検出すると、ＥＣＵ２０は、複数の情報入力領域１１１に対応する画像情報の入力処理を行う。

振動呈示制御部２３において、なぞり操作により情報入力領域１１１の操作ボタン切替位置を通過したか否かを判断する（ステップＳ３）。ステップＳ３の処理において、情報入力領域１１１の操作ボタン切替位置を通過していない場合は、操作ボタン切替位置の通過を待つ。

情報入力領域１１１の操作ボタン切替位置を通過したとき、振動呈示制御部２３により振動呈示命令を出力する。その振動呈示命令をバッファ部２６に一時的に蓄積する（ステップＳ４）。

振動呈示制御部２３は、上記数式（１）に基づき、バッファ部２６に蓄積されている振動呈示命令数Ｎに応じて振動待機時間Ｔｗの間隔を長くする（ステップＳ５）。この振動待機時間Ｔｗ後に振動呈示命令がバッファ部２６から出力され、振動呈示部１４を駆動させる。振動呈示部１４によりタッチセンサ部１２を加振制御して振動呈示を行う（ステップＳ６）。

ＥＣＵ２０がタッチＯＦＦされたことを判断するまでの間、上記ステップＳ２から上記ステップＳ７に至る一連の動作を繰り返す（ステップＳ７）。ステップＳ７の処理において、ＥＣＵ２０がタッチＯＦＦを検出したとき、ステップＳ８へ移行する。ステップＳ８の処理において、バッファ部２６に蓄積されている振動呈示命令をクリアする。以上の動作により、振動呈示装置の動作が終了する。

（実施の形態の効果）
上記のように構成された振動呈示装置によれば、上記効果に加えて、次の効果が得られる。

（１）使用者の手指の移動速度と操作ボタン移動数とに合わせて、振動フィードバックの出力間隔を調整することができる。
（２）複数の操作ボタン切替位置に沿ってタッチ操作（なぞり操作）を行った場合に、バッファ部２６に蓄積されている振動呈示命令数Ｎが閾値ａ以下であるとき、使用者の手指の移動速度にかかわらず、操作ボタン切替数分だけ振動呈示することが可能である。
（３）早いなぞり操作を継続することで振動呈示命令数Ｎが閾値ａを超えた場合は、振動呈示の実行時間Ｔの振動呈示間隔が少しずつ広がる。そのため、振動呈示が短い間隔で多数回繰り返されることを防止することができるようになり、使用者が煩わしさを感じることはない。
（４）確実性と心地よさとを両立させた振動フィードバックタイミング制御が得られる。

［変形例］
以上より、本発明における振動呈示装置の代表的な構成例を実施の形態、及び図示例を挙げて説明したが、上記実施の形態、及び図示例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。本発明の技術思想の範囲内において種々の構成が可能であり、次に示すような変形例も可能である。

（１）上記実施の形態に係るＥＣＵ２０は、ＣＰＵなどの各種の構成要素を実現する制御プログラム、制御プログラムを格納する記憶ユニット、外部接続用インターフェースを中心にハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せにより実現される。その方法や装置としては、従来周知の各種の方法や装置を用いることができることは当業者には理解されるところであり、特に規定されるものではない。
（２）空調装置、オーディオ装置やナビゲーション装置などを操作するための入力装置における振動呈示装置に限らず、例えば携帯電話機などの各種の携帯情報端末装置に適用することができることは勿論である。

以上の説明からも明らかなように、本発明に係る代表的な実施の形態を例示したが、上記実施の形態、変形例及び図示例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。従って、上記実施の形態、変形例及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１…車両、２…インストルメントパネル、３…センタークラスタ、４…センターディスプレイ、５…ナビゲーション装置、６…ＣＡＮ、７…車両電源、１０…入力装置、１１…表示部、１２…タッチセンサ部、１３…タッチ検出部、１４…振動呈示部、１５…スイッチ部、２０…ＥＣＵ、２１…表示画像生成部、２２…表示コントローラ、２３…振動呈示制御部、２４…センサコントローラ、２５…機器制御部、２６…バッファ部、１１０…表示画面、１１１…情報入力領域、１１２，１１３…境界線

Claims (4)

1. 複数の情報入力領域を表示する表示部と、
   使用者が前記情報入力領域に触れた位置情報を検出するタッチセンサ部と、
   前記タッチセンサ部の位置情報に基づき前記情報入力領域に振動を発生させて振動呈示を行う振動呈示部と、
   前記振動呈示部の振動呈示を制御する振動呈示制御部と、
   を備えており、
   前記振動呈示制御部は、振動呈示時間の経過後に振動待機時間を設定することを特徴とする振動呈示装置。
2. 前記振動呈示制御部は、前記振動呈示時間に前記振動待機時間を加算した時間の合計を１回の実行時間として設定することを特徴とする請求項１記載の振動呈示装置。
3. 前記振動待機時間は、使用者のなぞり操作により前記複数の情報入力領域を通過した数に応じて長く設定されることを特徴とする請求項１又は２記載の振動呈示装置。
4. 前記振動呈示制御部は、使用者のなぞり操作により前記複数の情報入力領域を通過した数が所定の閾値を超えていることを条件として、前記振動待機時間を長く設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の振動呈示装置。

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