JP4014504B2 - 力覚付与型入出力装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばパソコンやカーナビゲーションシステムなどの電気機器に設けられ、マウスに付設されたホイールやレバーなどの操作部材を操作して信号を入力し、この信号に応じて画面をスクロールさせる入出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばカーナビゲーションシステムには、手動操作される操作部材、例えばレバーの操作により信号を入力し、地図画面を所望の方向にスクロールさせる入出力装置があるが、この種の入出力装置には、操作部材に力覚を付与する手段を備えるものがなかった。
【０００３】
なお、先行技術文献情報については、本発明に関連のある記載が開示された文献を現在までのところ見出し得ないのが実状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、カーナビゲーションシステムでは、画面のスクロールの速さが一定である。しかし、操作者は、スクロールの速さが一定であるにもかかわらず、不要な画面を速くスクロールさせて所望の画面を表示させたいがために、レバーを必要以上の操作力で操作する傾向にある。
【０００５】
本発明は、上述の現状を考慮してなされたもので、操作部材に与える操作力を加減することにより、画面のスクロールの速さを調節することができる力覚付与型入出力装置を提供することあにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、手動操作される操作部材と、この操作部材の操作方向および操作量を検知して、これら操作方向および操作量を示す検知信号を出力する検知手段と、前記操作部材に操作反力を付与する力覚付与手段と、画面を表示する表示手段と、前記検知信号により示される操作方向および操作量に応じて、操作反力とスクロール速度とが対応するように前記力覚付与手段と前記表示手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、操作方向に対応する操作反力の方向と、操作量に対応する操作反力の大きさとを算出するための演算を行なうとともに、操作量が大きいほど大きな操作反力を算出する操作反力演算部と、この操作反力演算部により算出される操作反力に基づいて前記力覚付与手段を動作させるための操作反力制御信号を設定し、力覚付与手段に出力する操作反力制御部と、操作方向に対応するスクロールの方向と、操作量に対応するスクロールの速さとを算出するための演算を行なうスクロール速度演算部と、このスクロール速度演算部により算出されるスクロール速度で画面がスクロールするように前記表示手段を動作させるためのスクロール制御信号を設定し、表示手段に出力するスクロール制御部とを有し、前記スクロール速度演算部が、前記操作反力演算部により算出される操作反力が大きいほど大きなスクロールの速さを算出するように設定されたことを特徴としている。
【０００７】
このように構成した請求項１に係る発明の動作について説明する。
【０００８】
操作部材の任意の操作方向の操作量が変化している最中では、検知手段により、操作方向として任意の操作方向が検知されるとともに、変化している最中の操作量が刻々と検知され、操作量が検知される度毎に、任意の操作方向および操作量を示す検知信号が制御手段に出力される。
【０００９】
そして、制御手段では、検知信号を入力される度毎に、操作反力演算部により、操作反力の演算が行なわれ、任意の操作方向と反対方向で、操作量に対応した大きさの操作反力が算出される。この際、検知信号が制御手段に入力される度毎に、検知信号により示される操作量が大きくなっていれば、操作反力演算部により算出される操作反力は、算出される度毎に大きくなる。また、検知信号が制御手段に入力される度毎に、検知信号により示される操作量が小さくなっていれば、操作反力演算部により算出される操作反力は、算出される度毎に小さくなる。そして、操作反力制御部により、操作反力演算部によって操作反力が算出される度毎に、その算出された操作反力に対応する操作反力制御信号が設定され、力覚付与手段に出力される。
【００１０】
そして、力覚制御手段が、操作反力制御信号を入力される度毎に、その操作反力制御信号に応じて動作する。これにより、操作部材の任意の操作方向の操作量が大きくなっている最中であれば、操作量が大きくなるのに連動して、任意の操作方向と反対方向の操作反力が大きくなる。また、操作部材の任意の操作方向の操作量が小さくなっている最中であれば、操作量が小さくなるのに連動して、任意の操作方向と反対方向の操作反力が小さくなる。
【００１１】
また、制御手段では、上述の操作反力の制御と並行して画面のスクロールの制御が行なわれる。すなわち、検知信号が制御手段に入力される度毎に、スクロール速度演算部により、任意の操作方向に対応するスクロールの方向と、操作量に対応するスクロールの速さとが算出される、すなわち、スクロール速度が算出される。そして、スクロール制御部により、スクロール速度演算部によってスクロール速度が算出される度毎に、その算出されたスクロール速度に対応するスクロール制御信号が表示手段に出力される。
【００１２】
そして、表示手段が、スクロール制御信号を入力される度毎に、そのスクロール制御信号に応じて動作する。これにより、操作部材の任意の操作方向に対応する方向に、操作量に対応する速さで、画面がスクロールする。つまり、操作部材の任意の操作方向の操作量が大きくなっている最中であれば、操作量が大きくなるのに連動して、任意の操作方向に対応する方向のスクロールが加速する。また、操作部材の任意の操作方向の操作量が小さくなっている最中であれば、操作量が小さくなるのに連動して、任意の操作方向に対応する方向のスクロールが、操作量が大きくなる場合とは逆に、減速する。
【００１３】
このように請求項１に係る発明では、操作部材の操作量の変化に連動して、操作部材に付与される操作反力の大きさと、スクロールの速さとが変化する。つまり、操作者が操作部材から受ける抵抗力（力覚）の大きさと、スクロールの速さとが対応する。したがって、操作者は操作部材に与える操作力を加減することにより、画面のスクロールの速さを調節することができる。
【００１６】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記操作部材に中立位置が設けられ、前記操作部材が中立位置から３６０°方向に傾倒可能に設けられており、前記表示手段が、画面内を移動するカーソルを表示するようになっており、前記制御手段が、画面の中心を基準にして傾倒方向および傾倒角度に対応するカーソルの位置を算出するための演算を行なうカーソル位置演算部と、このカーソル位置演算部により算出されるカーソルの位置にカーソルが表示されるように前記表示手段を動作させるためのカーソル制御信号を設定し、表示手段に出力するカーソル制御部とを有することを特徴としている。
【００１７】
このように構成した請求項２に係る発明では、検知信号が制御手段に入力される度毎に、カーソル位置演算部により、検知手段により示される傾倒方向および傾倒角度に対応するカーソルの位置が算出される。この際、検知信号が制御手段に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が大きくなっていれば、カーソル位置演算部により算出されるカーソルの位置は、算出される度毎に、任意の傾倒方向に対応する軌道上における、画面の中心からより離れた位置となる。また、検知信号が制御手段に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が小さくなっていれば、カーソル位置演算部により算出されるカーソルの位置は、算出される度毎に、任意の傾倒方向に対応する軌道上における、画面の中心により近い位置となる。そして、カーソル制御部により、カーソル位置演算部によってカーソルの位置が算出される度毎に、その算出されたカーソルの位置に対応するカーソル制御信号が設定され、表示手段に出力される。
【００１８】
そして、表示手段が、カーソル制御信号が入力される度毎に、そのカーソル制御信号に応じて動作する。これにより、カーソルが、操作部材の傾倒方向に対応する軌道上を、傾倒角度の変化に連動して移動する。つまり、操作部材の任意の傾倒方向の傾倒角度が大きくなっている最中れあれば、傾倒角度が大きくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する軌道上において画面の中心から離れる方向にカーソルが移動する。また、操作部材の任意の傾倒方向の傾倒角度が小さくなっている最中であれば、傾倒角度が小さくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する軌道上において画面の中心に近づく方向にカーソルが移動する。
【００１９】
したがって、操作部材の任意の傾倒方向の傾倒角度が大きくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する方向の画面のスクロールが例えば加速するときに、任意の傾倒方向に対応する軌道上において画面の中心から離れる方向にカーソルが移動する。また、操作部材の任意の傾倒方向における傾倒角度が小さくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する方向の画面のスクロールが減速するときに、任意の傾倒方向に対応する軌道上において画面の中心に近づく方向にカーソルが移動する。
【００２０】
つまり、請求項２に係る発明では、画面の中心を基準にしたカーソルの位置がスクロール速度に対応するので、操作者はカーソルを画面のスクロールの方向およびスクロールの速さの指標とすることができる。
【００２１】
また、請求項３に係る発明は、手動操作される操作部材と、この操作部材の操作方向および操作量を検知して、これら操作方向および操作量を示す検知信号を出力する検知手段と、前記操作部材に操作反力を付与する力覚付与手段と、画面を表示する表示手段と、前記検知信号により検知される操作方向および操作量に応じて、操作反力とスクロール速度とが対応するように前記力覚付与手段と前記表示手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、操作量が所定の第１操作量か、この第１操作量よりも小さな所定の第２操作量か、第１操作量と第２操作量の間の範囲内の大きさかを判定する操作量判定部と、この操作量判定部により操作量が第１操作量および第２操作量であると判定されたときに、それぞれの操作量に保持されている時間を計測する保持時間計測部と、前記操作量判定部により判定される操作量と、前記保持時間計側部により計測される時間と、前記検知信号により示される操作方向とに基づき操作反力を算出するための演算を行なうとともに、操作量が第１操作量であると判定されたときに、操作量が第１操作量に保持されている時間が長いほど大きな操作反力を算出し、操作量が第１操作量であると判定された後に変化して第２操作量であると判定されたときに、操作量が第２操作量に保持されている時間が長いほど、操作量が第２操作量になった時点の操作反力よりも小さな操作量を算出し、操作量が第１操作量であると判定された後に変化して第１操作量と第２操作量との間の範囲内であると判定されたときに、操作量がその範囲内の大きさになった時点の操作反力と同じ操作反力を算出する操作反力演算部と、この操作反力演算部により算出される操作反力に基づいて前記力覚付与手段を動作させるための操作反力制御信号を設定し、力覚付与手段に出力する操作反力制御部と、前記操作反力演算部より算出される操作反力に基づいて、操作方向に対応するスクロールの方向と、操作反力の大きさに対応するスクロールの速さと算出するための演算を行なうスクロール速度演算部と、このスクロール速度演算部により算出されるスクロール速度で画面がスクロールするように前記表示手段を動作させるためのスクロール制御信号を設定し、表示手段に出力するスクロール制御部とを有することを特徴としている。
【００２２】
このように構成した請求項３に係る発明では、操作部材の任意の操作方向の操作量が第１操作量に保持されると、検知手段により任意の操作方向の第１操作量が検知され、検知信号が制御手段に出力される。
【００２３】
そして、制御手段では、操作量判定部により、操作量が第１操作量であると判定される。そして、保持時間計測部により、操作量が第１操作量に保持されている時間が刻々と計測され、時間が計測される度毎に、操作反力演算部より任意の操作方向と反対方向で、操作量が第１操作量に保持されている時間の長さに対応した大きさの操作反力が算出される。つまり、操作量が第１操作量に保持されている時間が長くなるほど、大きな操作反力が算出される。そして、操作反力制御部により、操作反力演算部によって操作反力が算出される度毎に、その算出された操作反力に対応する操作反力制御信号が設定され、力覚付与手段に出力される。
【００２４】
そして、力覚付与手段が、操作反力制御信号を入力される度毎に、その操作反力制御信号に応じて動作する。これにより、任意の操作方向と反対方向の操作反力が、操作量が第１操作量に保持されている状態で時間が経過するのに伴って、大きくなっていく。
【００２５】
また、上述のように操作反力が大きくなっている最中に、操作部材の操作量が第１操作量と第２操作量の間の範囲内の大きさに戻り、その範囲内で変化している最中するようになると、検知手段により任意の操作方向が検知されるとともに、第１操作量と第２操作量の間の範囲内で変化している最中の操作量が刻々と検知され、操作量が検知される度毎に、検知信号が制御手段に出力される。
【００２６】
そして、制御手段では、検知信号が入力される度毎に、操作量判定部により、操作量が第１操作量と第２操作量の間の範囲内の大きさであると判定される。そして、操作反力演算部より、操作量が第１操作量と第２操作量の間の範囲内の大きさであると判定される度毎に、操作量が第１操作量と第２操作量の間の範囲内の大きさになった時点の操作反力と同じ操作反力が算出される。そして、操作反力制御部により、操作反力演算部によって操作反力が算出される度毎に、その算出された操作反力に対応する操作反力制御信号が設定され、力覚付与手段に出力される。
【００２７】
そして、力覚付与手段は、操作反力制御信号が入力される度毎に、その操作反力制御信号に応じて動作する。これにより、操作反力が、操作量が第１操作量と第２操作量の間の範囲内の大きさになった時点の操作反力に保たれる。
【００２８】
また、操作部材の操作量が第２操作量に戻って保持されると、検知手段により任意の操作方向が検知されるとともに、第２操作量が検知され、検知信号が制御手段に出力される。
【００２９】
そして、制御手段では、操作量判定部により、操作量が第２操作量であると判定される。そして、保持時間計測部により、第２操作量に保持されている時間が刻々と計測され、時間が計測される度毎に、操作反力演算部より、任意の操作方向と反対方向で、操作量が第２操作量に保持されている時間の長さに対応した大きさの、操作反力が算出される。つまり、操作量が第２操作量に保持されている時間が長くなるほど、操作量が第２操作量になった時点の操作反力よりも小さな操作反力が算出される。そして、操作反力制御部により、操作反力演算部によって操作反力が算出される度毎に、その算出された操作反力に対応する操作反力制御信号が設定され、力覚付与手段に出力される。
【００３０】
そして、力覚付与手段が、操作反力制御信号を入力される度毎に、その操作反力制御信号に応じて動作する。これにより、任意の操作方向の操作量が第２操作量に保持されている状態で時間が経過するのに伴って、任意の操作方向と反対方向の操作反力が、操作量が第２操作量になった時点の操作反力よりも小さくなっていく。
【００３１】
なお、上述のように操作反力が小さくなっている最中に、操作部材の操作量が再び第１操作量と第２操作量の間の範囲内の大きさになっても、その時点の操作反力が保たれる。
【００３２】
また、制御手段では、上述の操作反力の制御と並行して画面のスクロールの制御が行なわれる。すなわち、スクロール速度演算部より、操作反力演算部によって操作反力が算出される度毎に、その算出された操作反力に基づいて、任意の操作方向に対応するスクロールの方向と、算出された操作反力の大きさに対応するスクロールの速さが算出される、すなわち、スクロール速度が算出される。そして、スクロール制御部により、スクロール速度演算部によってスクロール速度が算出される度毎に、その算出されたスクロール速度に対応するスクロール制御信号が設定され、表示手段に出力される。
【００３３】
そして、表示手段が、スクロール制御信号を入力される度毎に、そのスクロール制御信号に応じて動作する。これにより、任意の操作方向に対応する方向に、任意の操作方向と反対方向の操作反力の大きさに対応する速さで、画面がスクロールする。つまり、任意の操作方向と反対方向の操作反力が大きくなっている最中であれば、操作反力が大きくなる連動して、任意の操作方向に対応する方向の画面のスクロールが例えば加速する。また、任意の操作方向と反対方向の操作反力が小さくなっている最中であれば、操作反力が大きくなるのに連動して、任意の操作方向に対応する方向における画面のスクロールが、操作反力が大きくなる場合とは逆に、減速する。なお、操作反力の大きさ変化と画面のスクロールの加減速との関係は上述と逆でもよい。
【００３４】
このように請求項３に係る発明では、操作部材に付与される操作反力の大きさの変化に連動してスクロールの速さが変化する。つまり、操作者が操作部材から受ける抵抗力（力覚）とスクロールの速さとが対応する。したがって、操作者は操作部材に与える操作力を加減することにより、画面のスクロールの速さを調節することができる。
【００３５】
また、請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明において、前記制御手段が、前記操作量判定部により操作量が第１操作量と判定されたときと、第２操作量と判定されたときとに、前記操作部材が発振するように前記力覚付与手段を動作させるための発振制御信号を力覚付与手段に出力する発振制御部を有することを特徴としている。
【００３６】
このように構成した請求項４に係る発明では、操作部材が第１操作量に保持されたときと、画面がスクロールしている最中に操作部材が第２操作量に保持されたときとに、発振制御部から力覚付与手段に発振制御信号が入力され、これにより、操作部材が振動する。したがって、操作者は操作部材の振動（力覚）により第１操作量と第２操作量とを認識することができる。
【００３７】
また、請求項５に係る発明は、請求項３に係る発明において、前記スクロール速度演算部が、前記操作反力演算部により算出される操作反力が大きいほど大きなスクロールの速さを算出するように設定されたことを特徴としている。
【００３８】
このように構成した請求項５に係る発明は、操作反力が大きくなるのに連動してスクロールの速さが大きくなり、操作反力が小さくなるのに連動してスクロールの速さが小さくなるので、操作者は操作部材に与える操作力を大きくすることによってスクロールの速さを大きくすることができ、操作力を小さくすることによってスクロールを減速させることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の力覚付与型入出力装置の実施形態について図を用いて説明する。
【００４０】
［第１の実施形態］
はじめに、本発明の力覚付与型入出力装置の第１の実施形態について、図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【００４１】
第１の実施形態は、例えばカーナビゲーションシステムに採用されるものである。第１の実施形態は、図１に示すように、手動操作される操作部材、例えば３６０°方向に傾倒可能に設けられたレバー１と、例えばポテンショメータによりジョイスティク１の傾倒方向と傾倒角度を検知し、これら傾倒方向および傾倒角度を示す検知信号を出力する検知手段３とを備えている。また、第１の実施形態は、例えばモータによりレバー１に操作反力を付与する力覚付与手段２と、画面として例えば地図画面５１を表示する表示手段５と、力覚付与手段２と表示手段５を検知信号に応じて制御する制御手段、すなわちＣＰＵ４とを備えている。
【００４２】
前記ＣＰＵ４は、検知信号に基づいて、すなわち、レバー１の傾倒方向および傾倒角度に基づいて、傾倒方向と反対方向で、傾倒角度が大きいほど大きな操作反力を算出する操作反力演算部４ａを有する。また、ＣＰＵ４は、前記操作反力演算部４ａにより算出される操作反力に基づいて力覚付与手段２を動作させるための操作反力制御信号を設定し、力覚付与手段２に出力する操作反力制御部４ｂを有する。
【００４３】
また、ＣＰＵ４は、検知信号に基づいて、傾倒方向に対応するスクロールの方向と、傾倒角度に対応するスクロールの速さとを算出する、すなわち、スクロール速度を算出するスクロール速度演算部４ｃを有する。また、ＣＰＵ４は、前記スクロール速度演算部４ｃにより算出されるスクロール速度で地図画面５１がスクロールするように表示手段５を動作させるためのスクロール制御信号を設定し、表示手段５に出力するスクロール制御部４ｄを有する。
【００４４】
なお、前記スクロール速度演算部４ｃは、例えば、傾倒角度が大きいほど大きなスクロールの速さを算出するように設定してある。
【００４５】
また、表示手段５は、地図画面５１内を移動するカーソル５２を表示するようになっている。そして、前記ＣＰＵ４は、地図画面５１の中心５３を基準にして傾倒方向および傾倒角度に対応するカーソル５２の位置を算出するカーソル位置演算部４ｅを有する。また、ＣＰＵ４は、前記カーソル位置演算部４ｅにより算出されるカーソル５２の位置にカーソル５２が表示されるように表示手段５を動作させるためのカーソル制御信号を設定し、表示手段５に出力するカーソル制御部４ｆを有する。
【００４６】
このように構成した第１の実施形態の動作について説明する。
【００４７】
レバー１の任意の方向における傾倒角度が変化している最中では、検知手段３により、レバー１の傾倒方向として任意の傾倒方向が検知されるとともに、変化している最中の傾倒角度が刻々と検知され、傾倒角度が検知される度毎に、任意の傾倒方向および傾倒角度を示す検知信号がＣＰＵ４に出力される。
【００４８】
そして、ＣＰＵ４では、検知信号を入力される度毎に、操作反力演算部４ａにより、任意の傾倒方向と反対方向で、傾倒角度に対応した大きさの操作反力が算出される。この際、検知信号が制御手段に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が大きくなっていれば、操作反力演算部４ａにより算出される操作反力の大きさは、算出される度毎に大きくなる。また、検知信号が制御手段に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が小さくなっていれば、操作反力演算部４ａにより算出される操作反力の大きさは、算出される度毎に小さくなる。そして、操作反力制御部４ｂにより、操作反力演算部４ａによって操作反力が算出される度毎に、その算出された操作反力に対応する操作反力制御信号が設定され、力覚付与手段２に出力される。
【００４９】
そして、力覚付与手段２は、操作反力制御信号が入力される度毎に、その操作反力制御信号に応じて動作する。これにより、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が大きくなっている最中であれば、傾倒角度が大きくなるのに連動して、任意の傾倒方向と反対方向の操作反力が大きくなり、レバー１がフル操作されたときに、すなわち、傾倒角度が最大になったときに、操作反力の大きさが最大になる。また、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が小さくなっている最中であれば、傾倒角度が小さくなるのに連動して、任意の傾倒方向と反対方向の操作反力が小さくなり、レバー１が中立位置に戻ったときに、すなわち、傾倒角度が０°になったときに、レバー１に操作反力が付与されなくなる。
【００５０】
また、ＣＰＵ４では、上述の操作反力の制御と並行して地図画面５１のスクロールの制御が行なわれる。すなわち、検知信号がＣＰＵ４に入力される度毎に、スクロール速度演算部４ｃにより、任意の傾倒方向に対応するスクロールの方向と、傾倒角度に対応するスクロールの速さとが算出される、すなわち、スクロール速度が算出される。この際、検知信号がＣＰＵ４に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が大きくなっていれば、スクロール速度演算部４ｃにより算出されるスクロールの速度は、算出される度毎に大きくなる。また、検知信号がＣＰＵ４に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が小さくなっていれば、スクロール速度演算部４ｃにより算出されるスクロールの速度は、算出される度毎に小さくなる。そして、スクロール制御部４ｄにより、スクロール速度演算部４ｃによってスクロール速度が算出される度毎に、その算出されたスクロール速度に対応するスクロール制御信号が設定され、表示手段５に出力される。
【００５１】
そして、表示手段５が、スクロール制御信号が入力される度毎に、そのスクロール制御信号に応じて動作する。これにより、レバー１の任意の傾倒方向に対応する方向に、傾倒角度に対応する速さで、地図画面５１がスクロールする。つまり、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が大きくなっている最中であれば、傾倒角度が大きくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する方向における地図画面５１のスクロールが加速し、レバー１がフル操作位置に達したときに、スクロールの速さが最大になる。また、レバー１が任意の傾倒方向の傾倒角度が小さくなっているのであれば、傾倒角度が小さくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する方向における地図画面５１のスクロールが減速し、レバー１が中立位置に達したときに、スクロールが停止する。
【００５２】
また、ＣＰＵ４では、上述の操作反力の制御および上述の地図画面５１のスクロールの制御と並行してカーソルの位置の制御が行なわれる。すなわち、検知信号がＣＰＵ４に入力される度毎に、カーソル位置演算部４ｅにより、任意の傾倒方向に対応する軌道上における、傾倒角度に対応するカーソル５２の位置が算出される。つまり、検知信号が制御信号に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が大きくなっていれば、カーソル位置演算部４ｅにより算出されるカーソル５２の位置は、算出される度毎に、任意の傾倒方向に対応する軌道上における、地図画面５１の中心５３からより離れた位置となる。また、検知信号が制御信号に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が小さくなっていれば、カーソル位置演算部４ｅにより算出されるカーソル５２の位置は、算出される度毎に、任意の傾倒方向に対応する軌道上における、地図画面５１の中心５３により近い位置となる。そして、カーソル制御部４ｆにより、カーソル位置演算部４ｅによってカーソル５２の位置が算出される度毎に、その算出されたカーソル５２の位置に対応するカーソル制御信号が設定され、表示手段５に出力される。
【００５３】
そして、表示手段５は、カーソル制御信号が入力される度毎に、そのカーソル制御信号に応じて動作する。これにより、カーソル５２が、レバー１の任意の傾倒方向に対応する軌道上を、傾倒角度の変化に連動して移動する。つまり、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が大きくなっている最中であれば、傾倒角度が大きくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する軌道上において地図画面５１の中心５３から離れる方向にカーソル５２が移動し、レバー１がフル操作位置に達したときに、地図画面５１の縁部に達する。また、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が小さくなっている最中であれば、傾倒角度が小さくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する軌道上において地図画面５１の中心５３に近づく方向にカーソル５２が移動し、レバー１が中立位置に達したときに、地図画面５１の中心５３に達する。
【００５４】
なお、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が、任意の傾倒角度に保持されると、任意の傾倒方向に対応する軌道上における任意の傾倒角度に対応する位置に、カーソル５２が停止する。このとき、任意の傾倒方向と反対方向の操作反力の大きさが、任意の傾倒角度に対応する大きさに保たれ、地図画面５１の任意の傾倒方向に対応する方向のスクロール速度も、任意の傾倒角度に対応する速さに保たれる。
【００５５】
また、レバー１が傾倒した状態で操作力が与えられなくなると、レバー１は自動復帰する。つまり、レバー１は、操作力を与えられなくなったときに付与されていた操作反力により復帰動作を開始する。そして、復帰動作の開始に伴って傾倒角度が小さくなると、レバー１には小さくなった傾倒角度に対応する大きさの操作反力が付与され、この操作反力によりレバー１の復帰動作が進行する。そして、このようにレバー１の復帰動作と、操作反力の付与を繰り返して、レバー１は中立位置に達する。このとき、レバー１は操作反力を付与されなくなって停止し、自動復帰が完了する。
【００５６】
また、レバー１が自動復帰している間、地図画面５１のスクロールは減速していき、カーソル５２は地図画面５１の中心５３に近づいていく。そして、レバー１が中立位置に停止すると、地図画面５１のスクロールが停止し、カーソル５２が地図画面５１の中心５３に停止する。
【００５７】
第１の実施形態では、次のような効果が得られる。
【００５８】
第１の実施形態では、レバー１の傾倒角度が大きくなるのに連動して、操作反力の大きさと、スクロールの速さとが大きくなり、レバー１の傾倒角度が小さくなるのに連動して、操作反力の大きさと、スクロールの速さが小さくなる。つまり、操作者がレバー１から受ける抵抗力（力覚）の大きさと、スクロールの速さが対応する。したがって、操作者はレバー１に与える操作力を加減することにより地図画面５１のスクロールの速さを調節することができ、これにより、地図画面５１を所望の速さでスクロールさせることができる。
【００５９】
また、第１の実施形態では、スクロール速度と、地図画面５１の中心５３を基準にしたカーソル５２の位置が対応しているので、操作者はカーソル５２をスクロール速度の指標とすることができ、これにより、地図画面５１のスクロール速度を調節する際の操作性を向上させることができる。
【００６０】
なお、第１の実施形態では、操作対象である画面がカーナビゲーションシステムにより表示される地図画面５１なので、操作部材がレバー１であるが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、操作対象がパソコンの表示手段により表示される画面の場合、操作部材はマウスに備えられるホイールであってもよい。この場合のホイールは、中立位置とフル操作位置とを設定したものである。
【００６１】
このように構成したものでは、ホイールの回転角度が大きくなるのに連動して、ホイールに付与される操作反力の大きさと、画面のスクロールの速さとが大きくなり、ホイールがフル操作位置に達すると、操作反力の大きさと、画面のスクロールの速さとが最大になる。また、ホイールの回転角度が小さくなるのに連動して、ホイールに付与される操作反力の大きさと、画面のスクロールの速さが小さくなり、ホイールが中立位置に達すると、操作反力がホイールに付与されなくなり、画面のスクロールが停止する。
【００６２】
したがって、操作部材がホイールである場合でも、上述の第１の実施形態と同様に、ホイールに与える操作力を加減することにより画面のスクロールの速さを調節することができ、これにより、パソコンに表示された画面を所望の速さでスクロールさせることができる。
【００６３】
また、第１実施形態では、操作対象となる画面が地図画面５１であり、地図画面５１では、スクロールが停止した状態から画面をスクロールさせることが行なわれるとともに、操作者は不要な画面を速くスクロールさせたいがために、必要以上の操作力でレバーを操作する傾向にあることから、操作反力が大きくなるのに連動して、すなわち、操作者が操作力を大きくするのに連動して、スクロールが加速するようにした。しかし、本発明はこれに限るものではない。つまり、操作反力が大きくなるのに連動してスクロールが減速するようにしてもよい。これにより、画面が予めスクロールしている状態からスクロールを減速させて停止させる際に、操作部材を、スクロールの減速および停止のためのブレーキのように使用することができる。
【００６４】
また、第１の実施形態では、スクロール速度演算部４ｃによるスクロール速度の演算を、検知手段３からの検知信号に基づいて行なうようにしてあるが、本発明はこれに限るものではなく、操作反力演算部４ａにより算出される操作反力に基づいて、すなわち、操作反力の方向および大きさに基づいて、スクロール速度演算部４ｃによりスクロール速度の演算を行なうようにしてもよい。
【００６５】
［第２の実施形態］
次ぎに、第２の実施形態について図２を用いて説明する。
【００６６】
図２は、第２の実施形態の構成を示すブロック図である。なお、図２では、図１に示すものと同等のものに図１に付した符号と同じ符号を付してある。
【００６７】
第２の実施形態は、第１の実施形態と異なるＣＰＵ４０を備えている。
【００６８】
このＣＰＵ４０は、検知信号により示される傾倒角度が、例えば、フル操作時の傾倒角度すなわち最大傾倒角度（以下、「第１傾倒角度」という）なのか、第１傾倒角度よりも小さな所定の傾倒角度（以下、「第２傾倒角度」という）なのか、第１傾倒角度と第２傾倒角度との間の範囲内の大きさなのかを判定する操作量判定部４０ａを有する。この操作量判定部４０ａは、レバー１が中立位置から操作された後に傾倒角度が第１傾倒角度に達するまでは、傾倒角度が第２傾倒角度なのか、第１傾倒角度と第２傾倒角度との間の範囲内の大きさなのかの判定が行われないように設定してある。
【００６９】
また、ＣＰＵ４０は、前記操作量判定部４０ａにより傾倒角度が第１傾倒角度であると判定されたときに、傾倒角度が第１傾倒角度に保持されている時間を計測し、傾倒角度が第２傾倒角度であると判定されたときに、傾倒角度が第２傾倒角度に保持されている時間を計測する保持時間計側部４０ｂを有する。
【００７０】
また、ＣＰＵ４０は、前記操作量判定部４０ａにより判定される傾倒角度と、前記保持時間計側部４０ｂにより計測される時間と、前記検知信号により示される傾倒方向とに基づいて、第１操作反力を算出するための演算を行なう操作反力演算部４０ｃを有する。
【００７１】
この操作反力演算部４０ｃでは、傾倒角度が第１傾倒角度であると判定され、傾倒角度が第１傾倒角度に保持されている時間が所定時間を経過すると、傾倒角度が第１傾倒角度に保持されている時間が長くなるほど大きな第１操作反力を算出するようになっている。また、傾倒角度が第１傾倒角度であると判定された後に変化して第２傾倒角度であると判定され、傾倒角度が第２倒角度に保持されている時間が所定時間を経過すると、傾倒角度が第２傾倒角度に保持されている時間が長くなるほど、傾倒角度が第２傾倒角度になった時点の第１操作反力よりも小さな第１操作反力を算出するようになっている。また、傾倒角度が第１傾倒角度であると判定された後に変化して第１傾倒角度と第２傾倒角度の間の範囲内の大きさであると判定されたときに、傾倒角度がその範囲内の大きさになった時点の第１操作反力と同じ第１操作反力を算出するようになっている。
【００７２】
なお、この操作反力演算部４０ｃは、レバー１の傾倒角度が０°（中立位置）から大きくなり、前記操作量判定部４０ａにより傾倒角度が第１傾倒角度であると判定されて、所定時間が経過するまでは、傾倒角度に応じて所定の第２操作反力を算出するようになっている。また、この操作反力演算部４０ｃは、操作量判定部４０ａにより傾倒角度が第１傾倒角度であると判定されて所定時間が経過した後、傾倒角度が第２傾倒角度よりも小さくなった状態においても、傾倒角度に応じて前記第２操作反力を算出するようになっている。また、前記第１操作反力の大きさには最小値が設定されているとともに、この最小値は第２操作反力よりも若干大きく設定されている。
【００７３】
また、ＣＰＵ４０は、前記操作反力演算部４０ｃにより算出される第１操作反力および第２操作反力のそれぞれに基づいて力覚付与手段２を動作させるための、第１操作反力制御信号および第２操作反力制御信号のそれぞれを設定し、力覚付与手段２に出力する操作反力制御部４０ｄを有する。
【００７４】
また、ＣＰＵ４０は、前記操作反力演算部４０ｃにより算出される操作反力に基づいて演算を行ない、レバー１の傾倒方向に対応する地図画面５１のスクロールの方向と、レバー１に付与される操作反力の大きさに対応するスクロールの速さとを算出する、すなわち、地図画面５１のスクロール速度を算出するスクロール速度演算部４０ｅを有する。
【００７５】
なお、このスクロール速度演算部４０ｅは、前記操作反力演算部４０ｄにより算出される第１操作反力が大きいほど大きなスクロールの速さを算出するようになっている。
【００７６】
また、ＣＰＵ４０は、前記スクロール速度演算部４０ｅにより算出されるスクロール速度で地図画面５１がスクロールするように表示手段５を動作させるためのスクロール制御信号を設定し、表示手段５に出力するスクロール制御部４０ｆを有する。
【００７７】
また、ＣＰＵ４０は、前記操作量判定部４０ａにより傾倒角度が第１傾倒角度であると判定されたとき、および、傾倒角度が第２傾倒角度であると判定されたときに、レバー１が振動するように力覚付与手段２を動作させるための発振制御信号を力覚付与手段２に出力する発振制御部４０ｇを有する。なお、発振制御信号は、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度および第２傾倒角度に保持された状態において、レバー１が第１傾倒角度に達した時点および第２傾倒角度に達した時点から所定時間出力され、この所定時間が経過する前に傾倒角度が第１傾倒角度および第２傾倒角度からずれたときに、出力されなくなるようになっている。
【００７８】
また、ＣＰＵ４０は、地図画面５１の中心５３を基準にして検知信号により示される傾倒方向および傾倒角度に対応するカーソル５２の位置を算出するための演算を行なうカーソル位置演算部４０ｈを有する。また、ＣＰＵ４０は、前記カーソル位置演算部４０ｈにより算出されるカーソル５２の位置にカーソル５２が表示されるように表示手段５を動作させるためのカーソル制御信号を設定し、表示手段５に出力するカーソル制御部４０ｉを有する。
【００７９】
なお、カーソル５２は、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度となったときに、地図画面５１内に２点鎖線の想像線で示す外円４１上に表示されるようになっている。また、カーソル５２は、レバー１の傾倒角度が第２傾倒角度となったときに、地図画面５１内に２点鎖線の想像線で示す内円４２上に表示されるようになっている。また、カーソル５２は、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度と第２傾倒角度の間の範囲内の大きさになったとき、内円４２と外円４１の間の領域４３内に表示されるようになっている。
【００８０】
このように構成した第２の実施形態の動作について説明する。
【００８１】
レバー１の任意の傾倒方向における傾倒角度が変化している最中では、検知手段３により、レバー１の傾倒方向として任意の傾倒方向が検知されるとともに、変化している最中の傾倒角度が刻々と検知され、傾倒角度が検知される度毎に、任意の傾倒方向および傾倒角度を示す検知信号がＣＰＵ４０に出力される。
【００８２】
これに伴い、ＣＰＵ４０では、検知信号が入力される度毎に、カーソル位置演算部４０ｈにより、任意の傾倒方向に対応する軌道上における、傾倒角度に対応するカーソル５２の位置が算出される。この際、検知信号がＣＰＵ４０に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が大きくなっていれば、カーソル位置演算部４０ｈにより算出されるカーソル５２の位置は、算出される度毎に、任意の傾倒方向に対応する軌道上における、地図画面５１の中心５３からより離れた位置となる。また、検知信号がＣＰＵ４０に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が小さくなっていれば、カーソル位置演算部４０ｈにより算出されるカーソル５２の位置は、算出される度毎に、任意の傾倒方向に対応する軌道上における、地図画面５１の中心５３により近い位置となる。そして、カーソル制御部４０ｉにより、カーソル位置演算部４０ｈによってカーソル５２の位置が算出される度毎に、その算出されたカーソル５２の位置に対応するカーソル制御信号が設定され、表示手段５に出力される。
【００８３】
そして、表示手段５が、カーソル制御信号が入力される度毎に、そのカーソル制御信号に応じて動作する。これにより、カーソル５２は、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が変化するのに連動して、任意の傾倒方向に対応する軌道上を移動し、レバー１がフル操作位置に達すると、すなわち、傾倒角度が第１傾倒角度になると、外円４１上に表示される。また、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が第２傾倒角度のときに内円４２上に表示される。
【００８４】
また、ＣＰＵ４０では、上述のカーソル５２の位置の制御と並行して操作反力の制御が行なわれる。すなわち、レバー１の中立位置からの任意の傾倒方向の傾倒動作が開始されると、検知信号がＣＰＵ４０に入力される度毎に、操作量判定部４０ａにより、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度であるかどうかの判定が行なわれる。そして、検知信号により示される傾倒角度が第１傾倒角度に達するまでは、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度ではないと判定され続ける。そして、操作反力演算部４０ｃにより、操作量判定部４０ｂによって傾倒角度が第１傾倒角度ではないと判定される度毎に、第２操作反力が算出される。そして、操作反力制御部４０ｃにより、操作反力演算部４０ｃによって第２操作反力が算出される度毎に、その算出された第２操作反力に対応する第２操作反力制御信号が設定され、力覚付与手段２に出力される。
【００８５】
そして、力覚付与手段２が、第２操作反力制御信号が入力される度毎に、その第２操作反力制御信号に応じて動作する。これにより、レバー１が中立位置から任意の傾倒方向の操作が開始されて傾倒角度が第１傾倒角度に達していない状態では、傾倒角度に応じて第２操作反力がレバー１に付与され続ける。
【００８６】
なお、上述のようにレバー１の任意の傾倒方向における傾倒角度が第１傾倒角度に達していない状態では、操作反力演算部４０ｃにより第２操作反力を算出するための演算が行なわれており、第１操作反力を算出するための演算は行なわれない。したがって、スクロール速度演算部４０ｅによるスクロール速度の演算が行なわれないので、地図画面５１のスクロールは停止している。
【００８７】
そして、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度に達し、検知手段３により第１傾倒角度が検知されて検知信号がＣＰＵ４０に出力されると、ＣＰＵ４０では、操作量判定部４０ａにより、検知信号により示される傾倒角度が第１傾倒角度であると判定される。これに伴い、発振制御部４０ｇが作動して力覚付与手段２に発振制御信号が出力されるとともに、保持時間測定部４０ｂにより傾倒角度が第１傾倒角度に保持されている時間の計測が開始される。
【００８８】
例えば、所定時間よりも長い時間、傾倒角度が第１傾倒角度に保持されるとすると、傾倒角度が第１傾倒角度に達した時点から所定時間、発振制御信号が出力され続ける。
【００８９】
そして、力覚付与手段２が、発振制御信号に応じて動作し、これにより、レバー１が所定時間振動する。なお、レバー１には、上述したように第２操作反力が付与されているので、レバー１は第２操作反力を付与されつつ振動する。
【００９０】
この間、保持時間測定部４０ｂにより、傾倒角度が第１傾倒角度に保持されている時間が刻々と計測されている。そして、傾倒角度が第１傾倒角度に達してから所定時間が経過すると、操作反力演算部４０ｃにより、傾倒角度が第１傾倒角度に保持されている時間が長くなるほど、大きな操作反力が算出される。つまり、傾倒角度が第１傾倒角度に達してから所定時間が経過した時点では、第２操作反力よりも若干大きな最小値の第１操作反力が算出され、その後、傾倒角度が第１傾倒角度に保持されている時間が長くなるほど大きな第１操作反力が算出される。そして、操作反力制御部４０ｄにより、操作反力演算部４０ｃによって第１操作反力が算出される度毎に、その算出された第１操作反力に対応する第１操作反力制御信号が設定され、力覚付与手段２に出力される。
【００９１】
そして、力覚付与手段２が、第１操作反力制御信号が入力される度毎に、その第１操作反力制御信号に応じて動作する。これにより、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が第１傾倒角度になってから所定時間が経過すると、それ以後の時間の経過に伴って、任意の方向と反対方向の第１操作反力が大きくなっていく。
【００９２】
そして、このように第１操作反力が大きくなっている最中にレバー１の傾倒角度が第１傾倒角度と第２傾倒角度の間の範囲内に戻り、傾倒角度がその範囲内で変化するようになると、検知手段３により、その範囲内で変化している最中の傾倒角度が刻々と検知され、傾倒角度が検知される度毎に、検知信号がＣＰＵ４０に出力される。
【００９３】
そして、ＣＰＵ４０では、検知信号が入力される度毎に、操作量判定部４０ａにより、検知信号により示されている傾倒角度が第１傾倒角度と第２傾倒角度の間の範囲内の大きさであると判定される。そして、操作反力演算部４０ｃにより、操作量判定部４０ａによって傾倒角度が第１傾倒角度と第２傾倒角度の間の範囲内の大きさであると判定される度毎に、傾倒角度が第１傾倒角度と第２傾倒角度の間の範囲内の大きさになった時点における第１操作反力と同じ操作反力が算出される。そして、操作反力制御部４０ｄにより、操作反力演算部４０ｃによって第１操作反力が算出される度毎に、その算出された第１操作反力に対応した第１操作反力制御信号が設定され、力覚付与手段２に出力される。
【００９４】
そして、力覚付与手段２が、第１操作反力制御信号を入力される度毎に、第１操作反力制御信号に応じて動作する。これにより、第１操作反力が、傾倒角度が第１傾倒角度と第２傾倒角度との間の範囲内の大きさになった時点の第１操作反力に保たれる。
【００９５】
なお、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度と第２傾倒角度との間の範囲内で変化しているとき、カーソル５２は、任意の傾倒方向に対応する軌道上における領域４３内を移動している。
【００９６】
そして、このように第１操作反力が保たれている状態で、レバー１の傾倒角度が第２傾倒角度に戻されると、検知手段３により、第２傾倒角度が検知され、検知信号がＣＰＵ４０に出力される。
【００９７】
そして、ＣＰＵ４０では、操作量判定部４０ａにより、検知信号により示される傾倒角度が第２傾倒角度であると判定される。これに伴い、保持時間測定部４０ｂにより、発振制御部４０ｇが作動し、力覚付与手段２に発振制御信号が出力されるとともに、傾倒角度が第２傾倒角度に保持されている時間の計測が開始される。
【００９８】
例えば、所定時間よりも長い時間、傾倒角度が第２傾倒角度に保持されるとすると、傾倒角度が第２傾倒角度に達した時点から所定時間、発振制御信号が出力され続ける。
【００９９】
そして、力覚付与手段２が発振制御信号に応じて動作し、これにより、レバー１が所定時間振動する。なお、レバー１には、上述したように第１操作反力が付与されているので、レバー１は第１操作反力を付与されつつ振動する。
【０１００】
この間、保持時間測定部４０ｂにより、傾倒角度が第２傾倒角度に保持されている時間が刻々と計測されている。そして、傾倒角度が第２傾倒角度に達してから所定時間が経過すると、操作反力演算部４０ｃにより、傾倒角度が第２傾倒角度に保持されている時間が長くなるほど、傾倒角度が第２傾倒角度になった時点の第１操作反力よりも小さな第１操作反力が算出される。そして、操作反力制御部４０ｄにより、操作反力演算部４０ｃによって第１操作反力が算出される度毎に、その算出された第１操作反力に対応する第１操作反力制御信号が設定され、力覚付与手段２に出力される。
【０１０１】
そして、力覚付与手段２が、第１操作反力制御信号が入力される度毎に、その第１操作反力制御信号に応じて動作する。これにより、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が第２傾倒角度に達してから所定時間が経過すると、それ以後の時間の経過に伴って、任意の傾倒方向と反対方向の第１操作反力が小さくなっていく。
【０１０２】
なお、レバー１の傾倒角度が第２傾倒角度のとき、カーソル５２は、任意の傾倒方向に対応する軌道上における内円４２上に位置している。
【０１０３】
また、第１操作反力が小さくなっている最中に、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度と第２傾倒角度の間の範囲内の大きさになっても、その時点の第１操作反力が保たれる。
【０１０４】
また、ＣＰＵ４０では、上述の操作反力の制御および上述のカーソル５２の位置制御と並行して地図画面５１のスクロールの制御が行われる。すなわち、スクロール速度演算部４０ｅにより、操作反力演算部４０ｃによって第１操作反力が算出される度毎に、その算出された第１操作反力に基づいて、任意の傾倒方向に対応するスクロールの方向と、操作反力の大きさに対応するスクロールの速さが算出される、すなわち、スクロール速度が算出される。つまり、操作反力演算部４０ｃにより算出される第１操作反力が、算出される度毎に大きくなっていれば、スクロール速度演算部４０ｅにより算出されるスクロール速度は、算出される度毎に大きくなる。また、操作反力演算部４０ｃにより算出される第１操作反力が、算出される度毎に小さくなっていれば、スクロール速度演算部４０ｅにより算出されるスクロール速度は、算出される度毎に小さくなる。そして、スクロール制御部４０ｆにより、スクロール速度演算部４０ｅによってスクロール速度が算出される度毎に、その算出されたスクロール速度に対応するスクロール制御信号が設定され、表示手段５に出力される。
【０１０５】
そして、表示手段５が、スクロール制御信号が入力される度毎に、そのスクロール制御信号に応じて動作する。これにより、レバー１の任意の傾倒方向に対応する方向に、任意の傾倒方向と反対方向の第１操作反力の大きさに対応する速さで地図画面５１がスクロールする。つまり、任意の傾倒方向と反対方向の第１操作反力が大きくなっている最中であれば、第１操作反力が大きくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する方向のスクロールが加速する。また、任意の傾倒方向と反対方向の第１操作反力が小さくなっている最中であれば、第１操作反力が小さくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する方向のクロールが減速する。また、任意の傾倒方向と反対方向の第１操作反力が保たれていれば、任意の傾倒方向に対応する方向のスクロール速度が保たれる。
【０１０６】
また、レバー１に第１操作反力が付与されている状態で、レバー１に操作力が与えられなくなると、レバー１は、傾倒角度が第２傾倒角度よりも小さくなるまでは第１操作反力により自動復帰し、第２傾倒角度よりも小さくなってからは第２操作反力により自動復帰する。そして、レバー１は、中立位置に達すると第２操作反力を付与されなくなり停止する。
【０１０７】
この間、地図画面５１のスクロールは、レバー１の傾倒角度が第２傾倒角度よりも小さくなったときに停止する。また、カーソル５２は、レバー１の自動復帰に連動して、地図画面５１の中心５３に近づいていき、レバー１が中立位置に達したときに、地図画面５１の中心５３に達して停止する。
【０１０８】
第２の実施形態では、次のような効果が得られる。
【０１０９】
第２の実施形態では、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度に保持されてから所定時間が経過すると、それ以後の時間の経過に伴って第１操作反力が大きくなり、これに連動してスクロールが加速する。また、レバー１の傾倒角度が第２傾倒角度に保持されてから所定時間が経過すると、それ以後の時間の経過に伴って第１操作反力が小さくなり、これに連動してスクロールが減速する。また、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度と第２傾倒角度との間の範囲内の大きさに保持された状態では、傾倒角度がその範囲内の大きさになった時点における第１操作反力が保たれ、スクロール速度もその時点のままに保たれる。つまり、操作者がレバー１から受ける抵抗力（力覚）の大きさと、スクロールの速さが対応する。したがって、操作者はレバー１に与える操作力を加減することにより地図画面５１のスクロールの速さを調節することができ、これにより、所望の速さで地図画面５１をスクロールさせることができる。
【０１１０】
また、第２の実施形態では、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度に保持されたときと、第２傾倒角度に保持されたときとレバー１が振動する。したがって、レバー１の振動（力覚）により、第１傾倒角度と第２傾倒角度を認識することができ、これにより、スクロールの速さを調節する際の操作性を向上させることができる。
【０１１１】
なお、第２の実施形態では、操作対象である画面がカーナビゲーションシステムにより表示される地図画面５１なので、操作部材がレバー１であるが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、操作対象がパソコンの表示手段により表示される画面の場合、操作部材はマウスに備えられるホイールであってもよい。この場合のホイールは、中立位置とフル操作位置とを設定したものである。
【０１１２】
このように構成したものでは、ホイールが最大回転角度（フル操作位置）に保持されて所定時間が経過した後の、時間の経過に伴って、操作反力が大きくなり、これに連動して画面のスクロールが加速する。また、ホイールに操作反力が付与されてから回転角度が所定の回転角度に戻ったときには、所定の回転角度に保持されて所定時間が経過した後の、時間の経過に伴って、操作反力が小さくなり、これに連動して画面のスクロールが減速する。また、ホイールの回転角度が最大回転角度と所定の回転角度の間の範囲内の大きさに保持された状態では、回転角度がその範囲内の大きさになった時点の操作反力に保たれる。
【０１１３】
したがって、このように操作部材がホイールである入出力装置でも、操作者がホイールに与える操作力を加減することにより、画面のスクロールの速さを調節することができ、パソコンに表示された画面を所望の速さでスクロールさせることができる。
【０１１４】
また、第２実施形態では、操作対象が地図画面５１であり、不要な画面を速くスクロールさせる必要があるために、操作反力が大きくなるのに連動してスクロールが加速するようにしたが、本発明はこれに限るものではなく、画面の内容によっては操作反力が大きくなるのに連動して、スクロールが減速するようにしてもよい。
【０１１５】
また、第１，第２実施形態では、検知手段３がポテンショメータによりレバー１の動作方向および操作量を検知するものであったが、本発明はこれに限るものではなく、検知手段がエンコーダによりレバー１の動作方向および操作量を検知するものであってもよい。
【０１１６】
【発明の効果】
以上に説明したように、各請求項に係る発明では、操作部材に付与される操作反力の大きさと、スクロールの速さとが対応しているので、すなわち、操作者が操作部材から受ける抵抗力（力覚）の大きさと、スクロールの速さとが対応しているので、操作者は操作部材に与える操作力を加減することによりスクロールの速さを調節することができ、これにより、画面を所望の速度でスクロールさせることができる。
【０１１７】
また特に、請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明において、操作者はカーソルをスクロール速度の指標とすることができ、したがって、スクロールの速さを調節する際の操作性を向上させることができる。
【０１１８】
また特に、請求項４に係る発明は、請求項３記載の発明において、操作部材が第１操作量に保持されたときと、第２操作量に保持されたときとに、操作部材が振動するので、操作者は操作部材の振動（力覚）により第１操作量および第２操作量を認識することができ、これにより、スクロールの速さを調節する際の操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の力覚付与型入出力装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の力覚付与型入出力装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ レバー（操作部材）
２ 力覚付与手段
３ 検知手段
４ ＣＰＵ（制御手段）
４ａ 操作反力演算部
４ｂ 操作反力制御部
４ｃ スクロール速度演算部
４ｄ スクロール制御部
４ｅ カーソル位置演算部
４ｆ カーソル制御部
５ 表示手段
４０ ＣＰＵ（制御手段）
４０ａ 操作量判定部
４０ｂ 保持時間測定部
４０ｃ 操作反力演算部
４０ｄ 操作反力制御部
４０ｅ スクロール速度演算部
４０ｆ スクロール制御部
４０ｇ 発振制御部
４０ｈ カーソル位置演算部
４０ｉ カーソル制御部
４１ 外円
４２ 内円
４３ 領域
５１ 地図画面（画面）
５２ カーソル
５３ 画面の中心
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばパソコンやカーナビゲーションシステムなどの電気機器に設けられ、マウスに付設されたホイールやレバーなどの操作部材を操作して信号を入力し、この信号に応じて画面をスクロールさせる入出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばカーナビゲーションシステムには、手動操作される操作部材、例えばレバーの操作により信号を入力し、地図画面を所望の方向にスクロールさせる入出力装置があるが、この種の入出力装置には、操作部材に力覚を付与する手段を備えるものがなかった。
【０００３】
なお、先行技術文献情報については、本発明に関連のある記載が開示された文献を現在までのところ見出し得ないのが実状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、カーナビゲーションシステムでは、画面のスクロールの速さが一定である。しかし、操作者は、スクロールの速さが一定であるにもかかわらず、不要な画面を速くスクロールさせて所望の画面を表示させたいがために、レバーを必要以上の操作力で操作する傾向にある。
【０００５】
本発明は、上述の現状を考慮してなされたもので、操作部材に与える操作力を加減することにより、画面のスクロールの速さを調節することができる力覚付与型入出力装置を提供することあにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、手動操作される操作部材と、この操作部材の操作方向および操作量を検知して、これら操作方向および操作量を示す検知信号を出力する検知手段と、前記操作部材に操作反力を付与する力覚付与手段と、画面を表示する表示手段と、前記検知信号により示される操作方向および操作量に応じて、操作反力とスクロール速度とが対応するように前記力覚付与手段と前記表示手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、操作方向に対応する操作反力の方向と、操作量に対応する操作反力の大きさとを算出するための演算を行なうとともに、操作量が大きいほど大きな操作反力を算出する操作反力演算部と、この操作反力演算部により算出される操作反力に基づいて前記力覚付与手段を動作させるための操作反力制御信号を設定し、力覚付与手段に出力する操作反力制御部と、操作方向に対応するスクロールの方向と、操作量に対応するスクロールの速さとを算出するための演算を行なうスクロール速度演算部と、このスクロール速度演算部により算出されるスクロール速度で画面がスクロールするように前記表示手段を動作させるためのスクロール制御信号を設定し、表示手段に出力するスクロール制御部とを有し、前記スクロール速度演算部が、前記操作反力演算部により算出される操作反力が大きいほど大きなスクロールの速さを算出するように設定されたことを特徴としている。
【０００７】
このように構成した請求項１に係る発明の動作について説明する。
【０００８】
操作部材の任意の操作方向の操作量が変化している最中では、検知手段により、操作方向として任意の操作方向が検知されるとともに、変化している最中の操作量が刻々と検知され、操作量が検知される度毎に、任意の操作方向および操作量を示す検知信号が制御手段に出力される。
【０００９】
そして、制御手段では、検知信号を入力される度毎に、操作反力演算部により、操作反力の演算が行なわれ、任意の操作方向と反対方向で、操作量に対応した大きさの操作反力が算出される。この際、検知信号が制御手段に入力される度毎に、検知信号により示される操作量が大きくなっていれば、操作反力演算部により算出される操作反力は、算出される度毎に大きくなる。また、検知信号が制御手段に入力される度毎に、検知信号により示される操作量が小さくなっていれば、操作反力演算部により算出される操作反力は、算出される度毎に小さくなる。そして、操作反力制御部により、操作反力演算部によって操作反力が算出される度毎に、その算出された操作反力に対応する操作反力制御信号が設定され、力覚付与手段に出力される。
【００１０】
そして、力覚制御手段が、操作反力制御信号を入力される度毎に、その操作反力制御信号に応じて動作する。これにより、操作部材の任意の操作方向の操作量が大きくなっている最中であれば、操作量が大きくなるのに連動して、任意の操作方向と反対方向の操作反力が大きくなる。また、操作部材の任意の操作方向の操作量が小さくなっている最中であれば、操作量が小さくなるのに連動して、任意の操作方向と反対方向の操作反力が小さくなる。
【００１１】
また、制御手段では、上述の操作反力の制御と並行して画面のスクロールの制御が行なわれる。すなわち、検知信号が制御手段に入力される度毎に、スクロール速度演算部により、任意の操作方向に対応するスクロールの方向と、操作量に対応するスクロールの速さとが算出される、すなわち、スクロール速度が算出される。そして、スクロール制御部により、スクロール速度演算部によってスクロール速度が算出される度毎に、その算出されたスクロール速度に対応するスクロール制御信号が表示手段に出力される。
【００１２】
そして、表示手段が、スクロール制御信号を入力される度毎に、そのスクロール制御信号に応じて動作する。これにより、操作部材の任意の操作方向に対応する方向に、操作量に対応する速さで、画面がスクロールする。つまり、操作部材の任意の操作方向の操作量が大きくなっている最中であれば、操作量が大きくなるのに連動して、任意の操作方向に対応する方向のスクロールが加速する。また、操作部材の任意の操作方向の操作量が小さくなっている最中であれば、操作量が小さくなるのに連動して、任意の操作方向に対応する方向のスクロールが、操作量が大きくなる場合とは逆に、減速する。
【００１３】
このように請求項１に係る発明では、操作部材の操作量の変化に連動して、操作部材に付与される操作反力の大きさと、スクロールの速さとが変化する。つまり、操作者が操作部材から受ける抵抗力（力覚）の大きさと、スクロールの速さとが対応する。したがって、操作者は操作部材に与える操作力を加減することにより、画面のスクロールの速さを調節することができる。
【００１６】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記操作部材に中立位置が設けられ、前記操作部材が中立位置から３６０°方向に傾倒可能に設けられており、前記表示手段が、画面内を移動するカーソルを表示するようになっており、前記制御手段が、画面の中心を基準にして傾倒方向および傾倒角度に対応するカーソルの位置を算出するための演算を行なうカーソル位置演算部と、このカーソル位置演算部により算出されるカーソルの位置にカーソルが表示されるように前記表示手段を動作させるためのカーソル制御信号を設定し、表示手段に出力するカーソル制御部とを有することを特徴としている。
【００１７】
このように構成した請求項２に係る発明では、検知信号が制御手段に入力される度毎に、カーソル位置演算部により、検知手段により示される傾倒方向および傾倒角度に対応するカーソルの位置が算出される。この際、検知信号が制御手段に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が大きくなっていれば、カーソル位置演算部により算出されるカーソルの位置は、算出される度毎に、任意の傾倒方向に対応する軌道上における、画面の中心からより離れた位置となる。また、検知信号が制御手段に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が小さくなっていれば、カーソル位置演算部により算出されるカーソルの位置は、算出される度毎に、任意の傾倒方向に対応する軌道上における、画面の中心により近い位置となる。そして、カーソル制御部により、カーソル位置演算部によってカーソルの位置が算出される度毎に、その算出されたカーソルの位置に対応するカーソル制御信号が設定され、表示手段に出力される。
【００１８】
そして、表示手段が、カーソル制御信号が入力される度毎に、そのカーソル制御信号に応じて動作する。これにより、カーソルが、操作部材の傾倒方向に対応する軌道上を、傾倒角度の変化に連動して移動する。つまり、操作部材の任意の傾倒方向の傾倒角度が大きくなっている最中れあれば、傾倒角度が大きくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する軌道上において画面の中心から離れる方向にカーソルが移動する。また、操作部材の任意の傾倒方向の傾倒角度が小さくなっている最中であれば、傾倒角度が小さくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する軌道上において画面の中心に近づく方向にカーソルが移動する。
【００１９】
したがって、操作部材の任意の傾倒方向の傾倒角度が大きくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する方向の画面のスクロールが例えば加速するときに、任意の傾倒方向に対応する軌道上において画面の中心から離れる方向にカーソルが移動する。また、操作部材の任意の傾倒方向における傾倒角度が小さくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する方向の画面のスクロールが減速するときに、任意の傾倒方向に対応する軌道上において画面の中心に近づく方向にカーソルが移動する。
【００２０】
つまり、請求項２に係る発明では、画面の中心を基準にしたカーソルの位置がスクロール速度に対応するので、操作者はカーソルを画面のスクロールの方向およびスクロールの速さの指標とすることができる。
【００２１】
また、請求項３に係る発明は、手動操作される操作部材と、この操作部材の操作方向および操作量を検知して、これら操作方向および操作量を示す検知信号を出力する検知手段と、前記操作部材に操作反力を付与する力覚付与手段と、画面を表示する表示手段と、前記検知信号により検知される操作方向および操作量に応じて、操作反力とスクロール速度とが対応するように前記力覚付与手段と前記表示手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、操作量が所定の第１操作量か、この第１操作量よりも小さな所定の第２操作量か、第１操作量と第２操作量の間の範囲内の大きさかを判定する操作量判定部と、この操作量判定部により操作量が第１操作量および第２操作量であると判定されたときに、それぞれの操作量に保持されている時間を計測する保持時間計測部と、前記操作量判定部により判定される操作量と、前記保持時間計側部により計測される時間と、前記検知信号により示される操作方向とに基づき操作反力を算出するための演算を行なうとともに、操作量が第１操作量であると判定されたときに、操作量が第１操作量に保持されている時間が長いほど大きな操作反力を算出し、操作量が第１操作量であると判定された後に変化して第２操作量であると判定されたときに、操作量が第２操作量に保持されている時間が長いほど、操作量が第２操作量になった時点の操作反力よりも小さな操作量を算出し、操作量が第１操作量であると判定された後に変化して第１操作量と第２操作量との間の範囲内であると判定されたときに、操作量がその範囲内の大きさになった時点の操作反力と同じ操作反力を算出する操作反力演算部と、この操作反力演算部により算出される操作反力に基づいて前記力覚付与手段を動作させるための操作反力制御信号を設定し、力覚付与手段に出力する操作反力制御部と、前記操作反力演算部より算出される操作反力に基づいて、操作方向に対応するスクロールの方向と、操作反力の大きさに対応するスクロールの速さと算出するための演算を行なうスクロール速度演算部と、このスクロール速度演算部により算出されるスクロール速度で画面がスクロールするように前記表示手段を動作させるためのスクロール制御信号を設定し、表示手段に出力するスクロール制御部とを有することを特徴としている。
【００２２】
このように構成した請求項３に係る発明では、操作部材の任意の操作方向の操作量が第１操作量に保持されると、検知手段により任意の操作方向の第１操作量が検知され、検知信号が制御手段に出力される。
【００２３】
そして、制御手段では、操作量判定部により、操作量が第１操作量であると判定される。そして、保持時間計測部により、操作量が第１操作量に保持されている時間が刻々と計測され、時間が計測される度毎に、操作反力演算部より任意の操作方向と反対方向で、操作量が第１操作量に保持されている時間の長さに対応した大きさの操作反力が算出される。つまり、操作量が第１操作量に保持されている時間が長くなるほど、大きな操作反力が算出される。そして、操作反力制御部により、操作反力演算部によって操作反力が算出される度毎に、その算出された操作反力に対応する操作反力制御信号が設定され、力覚付与手段に出力される。
【００２４】
そして、力覚付与手段が、操作反力制御信号を入力される度毎に、その操作反力制御信号に応じて動作する。これにより、任意の操作方向と反対方向の操作反力が、操作量が第１操作量に保持されている状態で時間が経過するのに伴って、大きくなっていく。
【００２５】
また、上述のように操作反力が大きくなっている最中に、操作部材の操作量が第１操作量と第２操作量の間の範囲内の大きさに戻り、その範囲内で変化している最中するようになると、検知手段により任意の操作方向が検知されるとともに、第１操作量と第２操作量の間の範囲内で変化している最中の操作量が刻々と検知され、操作量が検知される度毎に、検知信号が制御手段に出力される。
【００２６】
そして、制御手段では、検知信号が入力される度毎に、操作量判定部により、操作量が第１操作量と第２操作量の間の範囲内の大きさであると判定される。そして、操作反力演算部より、操作量が第１操作量と第２操作量の間の範囲内の大きさであると判定される度毎に、操作量が第１操作量と第２操作量の間の範囲内の大きさになった時点の操作反力と同じ操作反力が算出される。そして、操作反力制御部により、操作反力演算部によって操作反力が算出される度毎に、その算出された操作反力に対応する操作反力制御信号が設定され、力覚付与手段に出力される。
【００２７】
そして、力覚付与手段は、操作反力制御信号が入力される度毎に、その操作反力制御信号に応じて動作する。これにより、操作反力が、操作量が第１操作量と第２操作量の間の範囲内の大きさになった時点の操作反力に保たれる。
【００２８】
また、操作部材の操作量が第２操作量に戻って保持されると、検知手段により任意の操作方向が検知されるとともに、第２操作量が検知され、検知信号が制御手段に出力される。
【００２９】
そして、制御手段では、操作量判定部により、操作量が第２操作量であると判定される。そして、保持時間計測部により、第２操作量に保持されている時間が刻々と計測され、時間が計測される度毎に、操作反力演算部より、任意の操作方向と反対方向で、操作量が第２操作量に保持されている時間の長さに対応した大きさの、操作反力が算出される。つまり、操作量が第２操作量に保持されている時間が長くなるほど、操作量が第２操作量になった時点の操作反力よりも小さな操作反力が算出される。そして、操作反力制御部により、操作反力演算部によって操作反力が算出される度毎に、その算出された操作反力に対応する操作反力制御信号が設定され、力覚付与手段に出力される。
【００３０】
そして、力覚付与手段が、操作反力制御信号を入力される度毎に、その操作反力制御信号に応じて動作する。これにより、任意の操作方向の操作量が第２操作量に保持されている状態で時間が経過するのに伴って、任意の操作方向と反対方向の操作反力が、操作量が第２操作量になった時点の操作反力よりも小さくなっていく。
【００３１】
なお、上述のように操作反力が小さくなっている最中に、操作部材の操作量が再び第１操作量と第２操作量の間の範囲内の大きさになっても、その時点の操作反力が保たれる。
【００３２】
また、制御手段では、上述の操作反力の制御と並行して画面のスクロールの制御が行なわれる。すなわち、スクロール速度演算部より、操作反力演算部によって操作反力が算出される度毎に、その算出された操作反力に基づいて、任意の操作方向に対応するスクロールの方向と、算出された操作反力の大きさに対応するスクロールの速さが算出される、すなわち、スクロール速度が算出される。そして、スクロール制御部により、スクロール速度演算部によってスクロール速度が算出される度毎に、その算出されたスクロール速度に対応するスクロール制御信号が設定され、表示手段に出力される。
【００３３】
そして、表示手段が、スクロール制御信号を入力される度毎に、そのスクロール制御信号に応じて動作する。これにより、任意の操作方向に対応する方向に、任意の操作方向と反対方向の操作反力の大きさに対応する速さで、画面がスクロールする。つまり、任意の操作方向と反対方向の操作反力が大きくなっている最中であれば、操作反力が大きくなる連動して、任意の操作方向に対応する方向の画面のスクロールが例えば加速する。また、任意の操作方向と反対方向の操作反力が小さくなっている最中であれば、操作反力が大きくなるのに連動して、任意の操作方向に対応する方向における画面のスクロールが、操作反力が大きくなる場合とは逆に、減速する。なお、操作反力の大きさ変化と画面のスクロールの加減速との関係は上述と逆でもよい。
【００３４】
このように請求項３に係る発明では、操作部材に付与される操作反力の大きさの変化に連動してスクロールの速さが変化する。つまり、操作者が操作部材から受ける抵抗力（力覚）とスクロールの速さとが対応する。したがって、操作者は操作部材に与える操作力を加減することにより、画面のスクロールの速さを調節することができる。
【００３５】
また、請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明において、前記制御手段が、前記操作量判定部により操作量が第１操作量と判定されたときと、第２操作量と判定されたときとに、前記操作部材が発振するように前記力覚付与手段を動作させるための発振制御信号を力覚付与手段に出力する発振制御部を有することを特徴としている。
【００３６】
このように構成した請求項４に係る発明では、操作部材が第１操作量に保持されたときと、画面がスクロールしている最中に操作部材が第２操作量に保持されたときとに、発振制御部から力覚付与手段に発振制御信号が入力され、これにより、操作部材が振動する。したがって、操作者は操作部材の振動（力覚）により第１操作量と第２操作量とを認識することができる。
【００３７】
また、請求項５に係る発明は、請求項３に係る発明において、前記スクロール速度演算部が、前記操作反力演算部により算出される操作反力が大きいほど大きなスクロールの速さを算出するように設定されたことを特徴としている。
【００３８】
このように構成した請求項５に係る発明は、操作反力が大きくなるのに連動してスクロールの速さが大きくなり、操作反力が小さくなるのに連動してスクロールの速さが小さくなるので、操作者は操作部材に与える操作力を大きくすることによってスクロールの速さを大きくすることができ、操作力を小さくすることによってスクロールを減速させることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の力覚付与型入出力装置の実施形態について図を用いて説明する。
【００４０】
［第１の実施形態］
はじめに、本発明の力覚付与型入出力装置の第１の実施形態について、図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【００４１】
第１の実施形態は、例えばカーナビゲーションシステムに採用されるものである。第１の実施形態は、図１に示すように、手動操作される操作部材、例えば３６０°方向に傾倒可能に設けられたレバー１と、例えばポテンショメータによりジョイスティク１の傾倒方向と傾倒角度を検知し、これら傾倒方向および傾倒角度を示す検知信号を出力する検知手段３とを備えている。また、第１の実施形態は、例えばモータによりレバー１に操作反力を付与する力覚付与手段２と、画面として例えば地図画面５１を表示する表示手段５と、力覚付与手段２と表示手段５を検知信号に応じて制御する制御手段、すなわちＣＰＵ４とを備えている。
【００４２】
前記ＣＰＵ４は、検知信号に基づいて、すなわち、レバー１の傾倒方向および傾倒角度に基づいて、傾倒方向と反対方向で、傾倒角度が大きいほど大きな操作反力を算出する操作反力演算部４ａを有する。また、ＣＰＵ４は、前記操作反力演算部４ａにより算出される操作反力に基づいて力覚付与手段２を動作させるための操作反力制御信号を設定し、力覚付与手段２に出力する操作反力制御部４ｂを有する。
【００４３】
また、ＣＰＵ４は、検知信号に基づいて、傾倒方向に対応するスクロールの方向と、傾倒角度に対応するスクロールの速さとを算出する、すなわち、スクロール速度を算出するスクロール速度演算部４ｃを有する。また、ＣＰＵ４は、前記スクロール速度演算部４ｃにより算出されるスクロール速度で地図画面５１がスクロールするように表示手段５を動作させるためのスクロール制御信号を設定し、表示手段５に出力するスクロール制御部４ｄを有する。
【００４４】
なお、前記スクロール速度演算部４ｃは、例えば、傾倒角度が大きいほど大きなスクロールの速さを算出するように設定してある。
【００４５】
また、表示手段５は、地図画面５１内を移動するカーソル５２を表示するようになっている。そして、前記ＣＰＵ４は、地図画面５１の中心５３を基準にして傾倒方向および傾倒角度に対応するカーソル５２の位置を算出するカーソル位置演算部４ｅを有する。また、ＣＰＵ４は、前記カーソル位置演算部４ｅにより算出されるカーソル５２の位置にカーソル５２が表示されるように表示手段５を動作させるためのカーソル制御信号を設定し、表示手段５に出力するカーソル制御部４ｆを有する。
【００４６】
このように構成した第１の実施形態の動作について説明する。
【００４７】
レバー１の任意の方向における傾倒角度が変化している最中では、検知手段３により、レバー１の傾倒方向として任意の傾倒方向が検知されるとともに、変化している最中の傾倒角度が刻々と検知され、傾倒角度が検知される度毎に、任意の傾倒方向および傾倒角度を示す検知信号がＣＰＵ４に出力される。
【００４８】
そして、ＣＰＵ４では、検知信号を入力される度毎に、操作反力演算部４ａにより、任意の傾倒方向と反対方向で、傾倒角度に対応した大きさの操作反力が算出される。この際、検知信号が制御手段に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が大きくなっていれば、操作反力演算部４ａにより算出される操作反力の大きさは、算出される度毎に大きくなる。また、検知信号が制御手段に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が小さくなっていれば、操作反力演算部４ａにより算出される操作反力の大きさは、算出される度毎に小さくなる。そして、操作反力制御部４ｂにより、操作反力演算部４ａによって操作反力が算出される度毎に、その算出された操作反力に対応する操作反力制御信号が設定され、力覚付与手段２に出力される。
【００４９】
そして、力覚付与手段２は、操作反力制御信号が入力される度毎に、その操作反力制御信号に応じて動作する。これにより、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が大きくなっている最中であれば、傾倒角度が大きくなるのに連動して、任意の傾倒方向と反対方向の操作反力が大きくなり、レバー１がフル操作されたときに、すなわち、傾倒角度が最大になったときに、操作反力の大きさが最大になる。また、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が小さくなっている最中であれば、傾倒角度が小さくなるのに連動して、任意の傾倒方向と反対方向の操作反力が小さくなり、レバー１が中立位置に戻ったときに、すなわち、傾倒角度が０°になったときに、レバー１に操作反力が付与されなくなる。
【００５０】
また、ＣＰＵ４では、上述の操作反力の制御と並行して地図画面５１のスクロールの制御が行なわれる。すなわち、検知信号がＣＰＵ４に入力される度毎に、スクロール速度演算部４ｃにより、任意の傾倒方向に対応するスクロールの方向と、傾倒角度に対応するスクロールの速さとが算出される、すなわち、スクロール速度が算出される。この際、検知信号がＣＰＵ４に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が大きくなっていれば、スクロール速度演算部４ｃにより算出されるスクロールの速度は、算出される度毎に大きくなる。また、検知信号がＣＰＵ４に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が小さくなっていれば、スクロール速度演算部４ｃにより算出されるスクロールの速度は、算出される度毎に小さくなる。そして、スクロール制御部４ｄにより、スクロール速度演算部４ｃによってスクロール速度が算出される度毎に、その算出されたスクロール速度に対応するスクロール制御信号が設定され、表示手段５に出力される。
【００５１】
そして、表示手段５が、スクロール制御信号が入力される度毎に、そのスクロール制御信号に応じて動作する。これにより、レバー１の任意の傾倒方向に対応する方向に、傾倒角度に対応する速さで、地図画面５１がスクロールする。つまり、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が大きくなっている最中であれば、傾倒角度が大きくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する方向における地図画面５１のスクロールが加速し、レバー１がフル操作位置に達したときに、スクロールの速さが最大になる。また、レバー１が任意の傾倒方向の傾倒角度が小さくなっているのであれば、傾倒角度が小さくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する方向における地図画面５１のスクロールが減速し、レバー１が中立位置に達したときに、スクロールが停止する。
【００５２】
また、ＣＰＵ４では、上述の操作反力の制御および上述の地図画面５１のスクロールの制御と並行してカーソルの位置の制御が行なわれる。すなわち、検知信号がＣＰＵ４に入力される度毎に、カーソル位置演算部４ｅにより、任意の傾倒方向に対応する軌道上における、傾倒角度に対応するカーソル５２の位置が算出される。つまり、検知信号が制御信号に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が大きくなっていれば、カーソル位置演算部４ｅにより算出されるカーソル５２の位置は、算出される度毎に、任意の傾倒方向に対応する軌道上における、地図画面５１の中心５３からより離れた位置となる。また、検知信号が制御信号に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が小さくなっていれば、カーソル位置演算部４ｅにより算出されるカーソル５２の位置は、算出される度毎に、任意の傾倒方向に対応する軌道上における、地図画面５１の中心５３により近い位置となる。そして、カーソル制御部４ｆにより、カーソル位置演算部４ｅによってカーソル５２の位置が算出される度毎に、その算出されたカーソル５２の位置に対応するカーソル制御信号が設定され、表示手段５に出力される。
【００５３】
そして、表示手段５は、カーソル制御信号が入力される度毎に、そのカーソル制御信号に応じて動作する。これにより、カーソル５２が、レバー１の任意の傾倒方向に対応する軌道上を、傾倒角度の変化に連動して移動する。つまり、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が大きくなっている最中であれば、傾倒角度が大きくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する軌道上において地図画面５１の中心５３から離れる方向にカーソル５２が移動し、レバー１がフル操作位置に達したときに、地図画面５１の縁部に達する。また、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が小さくなっている最中であれば、傾倒角度が小さくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する軌道上において地図画面５１の中心５３に近づく方向にカーソル５２が移動し、レバー１が中立位置に達したときに、地図画面５１の中心５３に達する。
【００５４】
なお、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が、任意の傾倒角度に保持されると、任意の傾倒方向に対応する軌道上における任意の傾倒角度に対応する位置に、カーソル５２が停止する。このとき、任意の傾倒方向と反対方向の操作反力の大きさが、任意の傾倒角度に対応する大きさに保たれ、地図画面５１の任意の傾倒方向に対応する方向のスクロール速度も、任意の傾倒角度に対応する速さに保たれる。
【００５５】
また、レバー１が傾倒した状態で操作力が与えられなくなると、レバー１は自動復帰する。つまり、レバー１は、操作力を与えられなくなったときに付与されていた操作反力により復帰動作を開始する。そして、復帰動作の開始に伴って傾倒角度が小さくなると、レバー１には小さくなった傾倒角度に対応する大きさの操作反力が付与され、この操作反力によりレバー１の復帰動作が進行する。そして、このようにレバー１の復帰動作と、操作反力の付与を繰り返して、レバー１は中立位置に達する。このとき、レバー１は操作反力を付与されなくなって停止し、自動復帰が完了する。
【００５６】
また、レバー１が自動復帰している間、地図画面５１のスクロールは減速していき、カーソル５２は地図画面５１の中心５３に近づいていく。そして、レバー１が中立位置に停止すると、地図画面５１のスクロールが停止し、カーソル５２が地図画面５１の中心５３に停止する。
【００５７】
第１の実施形態では、次のような効果が得られる。
【００５８】
第１の実施形態では、レバー１の傾倒角度が大きくなるのに連動して、操作反力の大きさと、スクロールの速さとが大きくなり、レバー１の傾倒角度が小さくなるのに連動して、操作反力の大きさと、スクロールの速さが小さくなる。つまり、操作者がレバー１から受ける抵抗力（力覚）の大きさと、スクロールの速さが対応する。したがって、操作者はレバー１に与える操作力を加減することにより地図画面５１のスクロールの速さを調節することができ、これにより、地図画面５１を所望の速さでスクロールさせることができる。
【００５９】
また、第１の実施形態では、スクロール速度と、地図画面５１の中心５３を基準にしたカーソル５２の位置が対応しているので、操作者はカーソル５２をスクロール速度の指標とすることができ、これにより、地図画面５１のスクロール速度を調節する際の操作性を向上させることができる。
【００６０】
なお、第１の実施形態では、操作対象である画面がカーナビゲーションシステムにより表示される地図画面５１なので、操作部材がレバー１であるが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、操作対象がパソコンの表示手段により表示される画面の場合、操作部材はマウスに備えられるホイールであってもよい。この場合のホイールは、中立位置とフル操作位置とを設定したものである。
【００６１】
このように構成したものでは、ホイールの回転角度が大きくなるのに連動して、ホイールに付与される操作反力の大きさと、画面のスクロールの速さとが大きくなり、ホイールがフル操作位置に達すると、操作反力の大きさと、画面のスクロールの速さとが最大になる。また、ホイールの回転角度が小さくなるのに連動して、ホイールに付与される操作反力の大きさと、画面のスクロールの速さが小さくなり、ホイールが中立位置に達すると、操作反力がホイールに付与されなくなり、画面のスクロールが停止する。
【００６２】
したがって、操作部材がホイールである場合でも、上述の第１の実施形態と同様に、ホイールに与える操作力を加減することにより画面のスクロールの速さを調節することができ、これにより、パソコンに表示された画面を所望の速さでスクロールさせることができる。
【００６３】
また、第１実施形態では、操作対象となる画面が地図画面５１であり、地図画面５１では、スクロールが停止した状態から画面をスクロールさせることが行なわれるとともに、操作者は不要な画面を速くスクロールさせたいがために、必要以上の操作力でレバーを操作する傾向にあることから、操作反力が大きくなるのに連動して、すなわち、操作者が操作力を大きくするのに連動して、スクロールが加速するようにした。しかし、本発明はこれに限るものではない。つまり、操作反力が大きくなるのに連動してスクロールが減速するようにしてもよい。これにより、画面が予めスクロールしている状態からスクロールを減速させて停止させる際に、操作部材を、スクロールの減速および停止のためのブレーキのように使用することができる。
【００６４】
また、第１の実施形態では、スクロール速度演算部４ｃによるスクロール速度の演算を、検知手段３からの検知信号に基づいて行なうようにしてあるが、本発明はこれに限るものではなく、操作反力演算部４ａにより算出される操作反力に基づいて、すなわち、操作反力の方向および大きさに基づいて、スクロール速度演算部４ｃによりスクロール速度の演算を行なうようにしてもよい。
【００６５】
［第２の実施形態］
次ぎに、第２の実施形態について図２を用いて説明する。
【００６６】
図２は、第２の実施形態の構成を示すブロック図である。なお、図２では、図１に示すものと同等のものに図１に付した符号と同じ符号を付してある。
【００６７】
第２の実施形態は、第１の実施形態と異なるＣＰＵ４０を備えている。
【００６８】
このＣＰＵ４０は、検知信号により示される傾倒角度が、例えば、フル操作時の傾倒角度すなわち最大傾倒角度（以下、「第１傾倒角度」という）なのか、第１傾倒角度よりも小さな所定の傾倒角度（以下、「第２傾倒角度」という）なのか、第１傾倒角度と第２傾倒角度との間の範囲内の大きさなのかを判定する操作量判定部４０ａを有する。この操作量判定部４０ａは、レバー１が中立位置から操作された後に傾倒角度が第１傾倒角度に達するまでは、傾倒角度が第２傾倒角度なのか、第１傾倒角度と第２傾倒角度との間の範囲内の大きさなのかの判定が行われないように設定してある。
【００６９】
また、ＣＰＵ４０は、前記操作量判定部４０ａにより傾倒角度が第１傾倒角度であると判定されたときに、傾倒角度が第１傾倒角度に保持されている時間を計測し、傾倒角度が第２傾倒角度であると判定されたときに、傾倒角度が第２傾倒角度に保持されている時間を計測する保持時間計側部４０ｂを有する。
【００７０】
また、ＣＰＵ４０は、前記操作量判定部４０ａにより判定される傾倒角度と、前記保持時間計側部４０ｂにより計測される時間と、前記検知信号により示される傾倒方向とに基づいて、第１操作反力を算出するための演算を行なう操作反力演算部４０ｃを有する。
【００７１】
この操作反力演算部４０ｃでは、傾倒角度が第１傾倒角度であると判定され、傾倒角度が第１傾倒角度に保持されている時間が所定時間を経過すると、傾倒角度が第１傾倒角度に保持されている時間が長くなるほど大きな第１操作反力を算出するようになっている。また、傾倒角度が第１傾倒角度であると判定された後に変化して第２傾倒角度であると判定され、傾倒角度が第２倒角度に保持されている時間が所定時間を経過すると、傾倒角度が第２傾倒角度に保持されている時間が長くなるほど、傾倒角度が第２傾倒角度になった時点の第１操作反力よりも小さな第１操作反力を算出するようになっている。また、傾倒角度が第１傾倒角度であると判定された後に変化して第１傾倒角度と第２傾倒角度の間の範囲内の大きさであると判定されたときに、傾倒角度がその範囲内の大きさになった時点の第１操作反力と同じ第１操作反力を算出するようになっている。
【００７２】
なお、この操作反力演算部４０ｃは、レバー１の傾倒角度が０°（中立位置）から大きくなり、前記操作量判定部４０ａにより傾倒角度が第１傾倒角度であると判定されて、所定時間が経過するまでは、傾倒角度に応じて所定の第２操作反力を算出するようになっている。また、この操作反力演算部４０ｃは、操作量判定部４０ａにより傾倒角度が第１傾倒角度であると判定されて所定時間が経過した後、傾倒角度が第２傾倒角度よりも小さくなった状態においても、傾倒角度に応じて前記第２操作反力を算出するようになっている。また、前記第１操作反力の大きさには最小値が設定されているとともに、この最小値は第２操作反力よりも若干大きく設定されている。
【００７３】
また、ＣＰＵ４０は、前記操作反力演算部４０ｃにより算出される第１操作反力および第２操作反力のそれぞれに基づいて力覚付与手段２を動作させるための、第１操作反力制御信号および第２操作反力制御信号のそれぞれを設定し、力覚付与手段２に出力する操作反力制御部４０ｄを有する。
【００７４】
また、ＣＰＵ４０は、前記操作反力演算部４０ｃにより算出される操作反力に基づいて演算を行ない、レバー１の傾倒方向に対応する地図画面５１のスクロールの方向と、レバー１に付与される操作反力の大きさに対応するスクロールの速さとを算出する、すなわち、地図画面５１のスクロール速度を算出するスクロール速度演算部４０ｅを有する。
【００７５】
なお、このスクロール速度演算部４０ｅは、前記操作反力演算部４０ｄにより算出される第１操作反力が大きいほど大きなスクロールの速さを算出するようになっている。
【００７６】
また、ＣＰＵ４０は、前記スクロール速度演算部４０ｅにより算出されるスクロール速度で地図画面５１がスクロールするように表示手段５を動作させるためのスクロール制御信号を設定し、表示手段５に出力するスクロール制御部４０ｆを有する。
【００７７】
また、ＣＰＵ４０は、前記操作量判定部４０ａにより傾倒角度が第１傾倒角度であると判定されたとき、および、傾倒角度が第２傾倒角度であると判定されたときに、レバー１が振動するように力覚付与手段２を動作させるための発振制御信号を力覚付与手段２に出力する発振制御部４０ｇを有する。なお、発振制御信号は、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度および第２傾倒角度に保持された状態において、レバー１が第１傾倒角度に達した時点および第２傾倒角度に達した時点から所定時間出力され、この所定時間が経過する前に傾倒角度が第１傾倒角度および第２傾倒角度からずれたときに、出力されなくなるようになっている。
【００７８】
また、ＣＰＵ４０は、地図画面５１の中心５３を基準にして検知信号により示される傾倒方向および傾倒角度に対応するカーソル５２の位置を算出するための演算を行なうカーソル位置演算部４０ｈを有する。また、ＣＰＵ４０は、前記カーソル位置演算部４０ｈにより算出されるカーソル５２の位置にカーソル５２が表示されるように表示手段５を動作させるためのカーソル制御信号を設定し、表示手段５に出力するカーソル制御部４０ｉを有する。
【００７９】
なお、カーソル５２は、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度となったときに、地図画面５１内に２点鎖線の想像線で示す外円４１上に表示されるようになっている。また、カーソル５２は、レバー１の傾倒角度が第２傾倒角度となったときに、地図画面５１内に２点鎖線の想像線で示す内円４２上に表示されるようになっている。また、カーソル５２は、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度と第２傾倒角度の間の範囲内の大きさになったとき、内円４２と外円４１の間の領域４３内に表示されるようになっている。
【００８０】
このように構成した第２の実施形態の動作について説明する。
【００８１】
レバー１の任意の傾倒方向における傾倒角度が変化している最中では、検知手段３により、レバー１の傾倒方向として任意の傾倒方向が検知されるとともに、変化している最中の傾倒角度が刻々と検知され、傾倒角度が検知される度毎に、任意の傾倒方向および傾倒角度を示す検知信号がＣＰＵ４０に出力される。
【００８２】
これに伴い、ＣＰＵ４０では、検知信号が入力される度毎に、カーソル位置演算部４０ｈにより、任意の傾倒方向に対応する軌道上における、傾倒角度に対応するカーソル５２の位置が算出される。この際、検知信号がＣＰＵ４０に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が大きくなっていれば、カーソル位置演算部４０ｈにより算出されるカーソル５２の位置は、算出される度毎に、任意の傾倒方向に対応する軌道上における、地図画面５１の中心５３からより離れた位置となる。また、検知信号がＣＰＵ４０に入力される度毎に、検知信号により示される傾倒角度が小さくなっていれば、カーソル位置演算部４０ｈにより算出されるカーソル５２の位置は、算出される度毎に、任意の傾倒方向に対応する軌道上における、地図画面５１の中心５３により近い位置となる。そして、カーソル制御部４０ｉにより、カーソル位置演算部４０ｈによってカーソル５２の位置が算出される度毎に、その算出されたカーソル５２の位置に対応するカーソル制御信号が設定され、表示手段５に出力される。
【００８３】
そして、表示手段５が、カーソル制御信号が入力される度毎に、そのカーソル制御信号に応じて動作する。これにより、カーソル５２は、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が変化するのに連動して、任意の傾倒方向に対応する軌道上を移動し、レバー１がフル操作位置に達すると、すなわち、傾倒角度が第１傾倒角度になると、外円４１上に表示される。また、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が第２傾倒角度のときに内円４２上に表示される。
【００８４】
また、ＣＰＵ４０では、上述のカーソル５２の位置の制御と並行して操作反力の制御が行なわれる。すなわち、レバー１の中立位置からの任意の傾倒方向の傾倒動作が開始されると、検知信号がＣＰＵ４０に入力される度毎に、操作量判定部４０ａにより、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度であるかどうかの判定が行なわれる。そして、検知信号により示される傾倒角度が第１傾倒角度に達するまでは、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度ではないと判定され続ける。そして、操作反力演算部４０ｃにより、操作量判定部４０ｂによって傾倒角度が第１傾倒角度ではないと判定される度毎に、第２操作反力が算出される。そして、操作反力制御部４０ｃにより、操作反力演算部４０ｃによって第２操作反力が算出される度毎に、その算出された第２操作反力に対応する第２操作反力制御信号が設定され、力覚付与手段２に出力される。
【００８５】
そして、力覚付与手段２が、第２操作反力制御信号が入力される度毎に、その第２操作反力制御信号に応じて動作する。これにより、レバー１が中立位置から任意の傾倒方向の操作が開始されて傾倒角度が第１傾倒角度に達していない状態では、傾倒角度に応じて第２操作反力がレバー１に付与され続ける。
【００８６】
なお、上述のようにレバー１の任意の傾倒方向における傾倒角度が第１傾倒角度に達していない状態では、操作反力演算部４０ｃにより第２操作反力を算出するための演算が行なわれており、第１操作反力を算出するための演算は行なわれない。したがって、スクロール速度演算部４０ｅによるスクロール速度の演算が行なわれないので、地図画面５１のスクロールは停止している。
【００８７】
そして、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度に達し、検知手段３により第１傾倒角度が検知されて検知信号がＣＰＵ４０に出力されると、ＣＰＵ４０では、操作量判定部４０ａにより、検知信号により示される傾倒角度が第１傾倒角度であると判定される。これに伴い、発振制御部４０ｇが作動して力覚付与手段２に発振制御信号が出力されるとともに、保持時間測定部４０ｂにより傾倒角度が第１傾倒角度に保持されている時間の計測が開始される。
【００８８】
例えば、所定時間よりも長い時間、傾倒角度が第１傾倒角度に保持されるとすると、傾倒角度が第１傾倒角度に達した時点から所定時間、発振制御信号が出力され続ける。
【００８９】
そして、力覚付与手段２が、発振制御信号に応じて動作し、これにより、レバー１が所定時間振動する。なお、レバー１には、上述したように第２操作反力が付与されているので、レバー１は第２操作反力を付与されつつ振動する。
【００９０】
この間、保持時間測定部４０ｂにより、傾倒角度が第１傾倒角度に保持されている時間が刻々と計測されている。そして、傾倒角度が第１傾倒角度に達してから所定時間が経過すると、操作反力演算部４０ｃにより、傾倒角度が第１傾倒角度に保持されている時間が長くなるほど、大きな操作反力が算出される。つまり、傾倒角度が第１傾倒角度に達してから所定時間が経過した時点では、第２操作反力よりも若干大きな最小値の第１操作反力が算出され、その後、傾倒角度が第１傾倒角度に保持されている時間が長くなるほど大きな第１操作反力が算出される。そして、操作反力制御部４０ｄにより、操作反力演算部４０ｃによって第１操作反力が算出される度毎に、その算出された第１操作反力に対応する第１操作反力制御信号が設定され、力覚付与手段２に出力される。
【００９１】
そして、力覚付与手段２が、第１操作反力制御信号が入力される度毎に、その第１操作反力制御信号に応じて動作する。これにより、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が第１傾倒角度になってから所定時間が経過すると、それ以後の時間の経過に伴って、任意の方向と反対方向の第１操作反力が大きくなっていく。
【００９２】
そして、このように第１操作反力が大きくなっている最中にレバー１の傾倒角度が第１傾倒角度と第２傾倒角度の間の範囲内に戻り、傾倒角度がその範囲内で変化するようになると、検知手段３により、その範囲内で変化している最中の傾倒角度が刻々と検知され、傾倒角度が検知される度毎に、検知信号がＣＰＵ４０に出力される。
【００９３】
そして、ＣＰＵ４０では、検知信号が入力される度毎に、操作量判定部４０ａにより、検知信号により示されている傾倒角度が第１傾倒角度と第２傾倒角度の間の範囲内の大きさであると判定される。そして、操作反力演算部４０ｃにより、操作量判定部４０ａによって傾倒角度が第１傾倒角度と第２傾倒角度の間の範囲内の大きさであると判定される度毎に、傾倒角度が第１傾倒角度と第２傾倒角度の間の範囲内の大きさになった時点における第１操作反力と同じ操作反力が算出される。そして、操作反力制御部４０ｄにより、操作反力演算部４０ｃによって第１操作反力が算出される度毎に、その算出された第１操作反力に対応した第１操作反力制御信号が設定され、力覚付与手段２に出力される。
【００９４】
そして、力覚付与手段２が、第１操作反力制御信号を入力される度毎に、第１操作反力制御信号に応じて動作する。これにより、第１操作反力が、傾倒角度が第１傾倒角度と第２傾倒角度との間の範囲内の大きさになった時点の第１操作反力に保たれる。
【００９５】
なお、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度と第２傾倒角度との間の範囲内で変化しているとき、カーソル５２は、任意の傾倒方向に対応する軌道上における領域４３内を移動している。
【００９６】
そして、このように第１操作反力が保たれている状態で、レバー１の傾倒角度が第２傾倒角度に戻されると、検知手段３により、第２傾倒角度が検知され、検知信号がＣＰＵ４０に出力される。
【００９７】
そして、ＣＰＵ４０では、操作量判定部４０ａにより、検知信号により示される傾倒角度が第２傾倒角度であると判定される。これに伴い、保持時間測定部４０ｂにより、発振制御部４０ｇが作動し、力覚付与手段２に発振制御信号が出力されるとともに、傾倒角度が第２傾倒角度に保持されている時間の計測が開始される。
【００９８】
例えば、所定時間よりも長い時間、傾倒角度が第２傾倒角度に保持されるとすると、傾倒角度が第２傾倒角度に達した時点から所定時間、発振制御信号が出力され続ける。
【００９９】
そして、力覚付与手段２が発振制御信号に応じて動作し、これにより、レバー１が所定時間振動する。なお、レバー１には、上述したように第１操作反力が付与されているので、レバー１は第１操作反力を付与されつつ振動する。
【０１００】
この間、保持時間測定部４０ｂにより、傾倒角度が第２傾倒角度に保持されている時間が刻々と計測されている。そして、傾倒角度が第２傾倒角度に達してから所定時間が経過すると、操作反力演算部４０ｃにより、傾倒角度が第２傾倒角度に保持されている時間が長くなるほど、傾倒角度が第２傾倒角度になった時点の第１操作反力よりも小さな第１操作反力が算出される。そして、操作反力制御部４０ｄにより、操作反力演算部４０ｃによって第１操作反力が算出される度毎に、その算出された第１操作反力に対応する第１操作反力制御信号が設定され、力覚付与手段２に出力される。
【０１０１】
そして、力覚付与手段２が、第１操作反力制御信号が入力される度毎に、その第１操作反力制御信号に応じて動作する。これにより、レバー１の任意の傾倒方向の傾倒角度が第２傾倒角度に達してから所定時間が経過すると、それ以後の時間の経過に伴って、任意の傾倒方向と反対方向の第１操作反力が小さくなっていく。
【０１０２】
なお、レバー１の傾倒角度が第２傾倒角度のとき、カーソル５２は、任意の傾倒方向に対応する軌道上における内円４２上に位置している。
【０１０３】
また、第１操作反力が小さくなっている最中に、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度と第２傾倒角度の間の範囲内の大きさになっても、その時点の第１操作反力が保たれる。
【０１０４】
また、ＣＰＵ４０では、上述の操作反力の制御および上述のカーソル５２の位置制御と並行して地図画面５１のスクロールの制御が行われる。すなわち、スクロール速度演算部４０ｅにより、操作反力演算部４０ｃによって第１操作反力が算出される度毎に、その算出された第１操作反力に基づいて、任意の傾倒方向に対応するスクロールの方向と、操作反力の大きさに対応するスクロールの速さが算出される、すなわち、スクロール速度が算出される。つまり、操作反力演算部４０ｃにより算出される第１操作反力が、算出される度毎に大きくなっていれば、スクロール速度演算部４０ｅにより算出されるスクロール速度は、算出される度毎に大きくなる。また、操作反力演算部４０ｃにより算出される第１操作反力が、算出される度毎に小さくなっていれば、スクロール速度演算部４０ｅにより算出されるスクロール速度は、算出される度毎に小さくなる。そして、スクロール制御部４０ｆにより、スクロール速度演算部４０ｅによってスクロール速度が算出される度毎に、その算出されたスクロール速度に対応するスクロール制御信号が設定され、表示手段５に出力される。
【０１０５】
そして、表示手段５が、スクロール制御信号が入力される度毎に、そのスクロール制御信号に応じて動作する。これにより、レバー１の任意の傾倒方向に対応する方向に、任意の傾倒方向と反対方向の第１操作反力の大きさに対応する速さで地図画面５１がスクロールする。つまり、任意の傾倒方向と反対方向の第１操作反力が大きくなっている最中であれば、第１操作反力が大きくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する方向のスクロールが加速する。また、任意の傾倒方向と反対方向の第１操作反力が小さくなっている最中であれば、第１操作反力が小さくなるのに連動して、任意の傾倒方向に対応する方向のクロールが減速する。また、任意の傾倒方向と反対方向の第１操作反力が保たれていれば、任意の傾倒方向に対応する方向のスクロール速度が保たれる。
【０１０６】
また、レバー１に第１操作反力が付与されている状態で、レバー１に操作力が与えられなくなると、レバー１は、傾倒角度が第２傾倒角度よりも小さくなるまでは第１操作反力により自動復帰し、第２傾倒角度よりも小さくなってからは第２操作反力により自動復帰する。そして、レバー１は、中立位置に達すると第２操作反力を付与されなくなり停止する。
【０１０７】
この間、地図画面５１のスクロールは、レバー１の傾倒角度が第２傾倒角度よりも小さくなったときに停止する。また、カーソル５２は、レバー１の自動復帰に連動して、地図画面５１の中心５３に近づいていき、レバー１が中立位置に達したときに、地図画面５１の中心５３に達して停止する。
【０１０８】
第２の実施形態では、次のような効果が得られる。
【０１０９】
第２の実施形態では、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度に保持されてから所定時間が経過すると、それ以後の時間の経過に伴って第１操作反力が大きくなり、これに連動してスクロールが加速する。また、レバー１の傾倒角度が第２傾倒角度に保持されてから所定時間が経過すると、それ以後の時間の経過に伴って第１操作反力が小さくなり、これに連動してスクロールが減速する。また、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度と第２傾倒角度との間の範囲内の大きさに保持された状態では、傾倒角度がその範囲内の大きさになった時点における第１操作反力が保たれ、スクロール速度もその時点のままに保たれる。つまり、操作者がレバー１から受ける抵抗力（力覚）の大きさと、スクロールの速さが対応する。したがって、操作者はレバー１に与える操作力を加減することにより地図画面５１のスクロールの速さを調節することができ、これにより、所望の速さで地図画面５１をスクロールさせることができる。
【０１１０】
また、第２の実施形態では、レバー１の傾倒角度が第１傾倒角度に保持されたときと、第２傾倒角度に保持されたときとレバー１が振動する。したがって、レバー１の振動（力覚）により、第１傾倒角度と第２傾倒角度を認識することができ、これにより、スクロールの速さを調節する際の操作性を向上させることができる。
【０１１１】
なお、第２の実施形態では、操作対象である画面がカーナビゲーションシステムにより表示される地図画面５１なので、操作部材がレバー１であるが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、操作対象がパソコンの表示手段により表示される画面の場合、操作部材はマウスに備えられるホイールであってもよい。この場合のホイールは、中立位置とフル操作位置とを設定したものである。
【０１１２】
このように構成したものでは、ホイールが最大回転角度（フル操作位置）に保持されて所定時間が経過した後の、時間の経過に伴って、操作反力が大きくなり、これに連動して画面のスクロールが加速する。また、ホイールに操作反力が付与されてから回転角度が所定の回転角度に戻ったときには、所定の回転角度に保持されて所定時間が経過した後の、時間の経過に伴って、操作反力が小さくなり、これに連動して画面のスクロールが減速する。また、ホイールの回転角度が最大回転角度と所定の回転角度の間の範囲内の大きさに保持された状態では、回転角度がその範囲内の大きさになった時点の操作反力に保たれる。
【０１１３】
したがって、このように操作部材がホイールである入出力装置でも、操作者がホイールに与える操作力を加減することにより、画面のスクロールの速さを調節することができ、パソコンに表示された画面を所望の速さでスクロールさせることができる。
【０１１４】
また、第２実施形態では、操作対象が地図画面５１であり、不要な画面を速くスクロールさせる必要があるために、操作反力が大きくなるのに連動してスクロールが加速するようにしたが、本発明はこれに限るものではなく、画面の内容によっては操作反力が大きくなるのに連動して、スクロールが減速するようにしてもよい。
【０１１５】
また、第１，第２実施形態では、検知手段３がポテンショメータによりレバー１の動作方向および操作量を検知するものであったが、本発明はこれに限るものではなく、検知手段がエンコーダによりレバー１の動作方向および操作量を検知するものであってもよい。
【０１１６】
【発明の効果】
以上に説明したように、各請求項に係る発明では、操作部材に付与される操作反力の大きさと、スクロールの速さとが対応しているので、すなわち、操作者が操作部材から受ける抵抗力（力覚）の大きさと、スクロールの速さとが対応しているので、操作者は操作部材に与える操作力を加減することによりスクロールの速さを調節することができ、これにより、画面を所望の速度でスクロールさせることができる。
【０１１７】
また特に、請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明において、操作者はカーソルをスクロール速度の指標とすることができ、したがって、スクロールの速さを調節する際の操作性を向上させることができる。
【０１１８】
また特に、請求項４に係る発明は、請求項３記載の発明において、操作部材が第１操作量に保持されたときと、第２操作量に保持されたときとに、操作部材が振動するので、操作者は操作部材の振動（力覚）により第１操作量および第２操作量を認識することができ、これにより、スクロールの速さを調節する際の操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の力覚付与型入出力装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の力覚付与型入出力装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ レバー（操作部材）
２ 力覚付与手段
３ 検知手段
４ ＣＰＵ（制御手段）
４ａ 操作反力演算部
４ｂ 操作反力制御部
４ｃ スクロール速度演算部
４ｄ スクロール制御部
４ｅ カーソル位置演算部
４ｆ カーソル制御部
５ 表示手段
４０ ＣＰＵ（制御手段）
４０ａ 操作量判定部
４０ｂ 保持時間測定部
４０ｃ 操作反力演算部
４０ｄ 操作反力制御部
４０ｅ スクロール速度演算部
４０ｆ スクロール制御部
４０ｇ 発振制御部
４０ｈ カーソル位置演算部
４０ｉ カーソル制御部
４１ 外円
４２ 内円
４３ 領域
５１ 地図画面（画面）
５２ カーソル
５３ 画面の中心
Claims (5)
- 手動操作される操作部材と、この操作部材の操作方向および操作量を検知して、これら操作方向および操作量を示す検知信号を出力する検知手段と、前記操作部材に操作反力を付与する力覚付与手段と、画面を表示する表示手段と、前記検知信号により示される操作方向および操作量に応じて、操作反力とスクロール速度とが対応するように前記力覚付与手段と前記表示手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
操作方向に対応する操作反力の方向と、操作量に対応する操作反力の大きさとを算出するための演算を行なうとともに、操作量が大きいほど大きな操作反力を算出する操作反力演算部と、
この操作反力演算部により算出される操作反力に基づいて前記力覚付与手段を動作させるための操作反力制御信号を設定し、力覚付与手段に出力する操作反力制御部と、
操作方向に対応するスクロールの方向と、操作量に対応するスクロールの速さとを算出するための演算を行なうスクロール速度演算部と、
このスクロール速度演算部により算出されるスクロール速度で画面がスクロールするように前記表示手段を動作させるためのスクロール制御信号を設定し、表示手段に出力するスクロール制御部と
を有し、
前記スクロール速度演算部が、前記操作反力演算部により算出される操作反力が大きいほど大きなスクロールの速さを算出するように設定されたことを特徴とする力覚付与入出力装置。 - 請求項１記載の発明において、前記操作部材に中立位置が設けられ、前記操作部材が中立位置から３６０°方向に傾倒可能に設けられており、前記表示手段が、画面内を移動するカーソルを表示するようになっており、前記制御手段が、画面の中心を基準にして傾倒方向および傾倒角度に対応するカーソルの位置を算出するための演算を行なうカーソル位置演算部と、このカーソル位置演算部により算出されるカーソルの位置にカーソルが表示されるように前記表示手段を動作させるためのカーソル制御信号を設定し、表示手段に出力するカーソル制御部とを有することを特徴とする力覚付与型入出力装置。
- 手動操作される操作部材と、この操作部材の操作方向および操作量を検知して、これら操作方向および操作量を示す検知信号を出力する検知手段と、前記操作部材に操作反力を付与する力覚付与手段と、画面を表示する表示手段と、前記検知信号により示される操作方向および操作量に応じて、操作反力とスクロール速度とが対応するように前記力覚付与手段と前記表示手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
操作量が所定の第１操作量か、この第１操作量よりも小さな所定の第２操作量か、第１操作量と第２操作量の間の範囲内の大きさかを判定する操作量判定部と、
この操作量判定部により操作量が第１操作量および第２操作量であると判定されたときに、それぞれの操作量に保持されている時間を計測する保持時間計測部と、
前記操作量判定部により判定される操作量と、前記保持時間計側部により計測される時間と、前記検知信号により示される操作方向とに基づき操作反力を算出するための演算を行なうとともに、操作量が第１操作量であると判定されたときに、操作量が第１操作量に保持されている時間が長いほど大きな操作反力を算出し、操作量が第１操作量であると判定された後に変化して第２操作量であると判定されたときに、操作量が第２操作量に保持されている時間が長いほど、操作量が第２操作量になった時点の操作反力よりも小さな操作量を算出し、操作量が第１操作量であると判定された後に変化して第１操作量と第２操作量との間の範囲内であると判定されたときに、操作量がその範囲内の大きさになった時点の操作反力と同じ操作反力を算出する操作反力演算部と、
この操作反力演算部により算出される操作反力に基づいて前記力覚付与手段を動作させるための操作反力制御信号を設定し、力覚付与手段に出力する操作反力制御部と、
前記操作反力演算部より算出される操作反力に基づいて、操作方向に対応するスクロールの方向と、操作反力の大きさに対応するスクロールの速さと算出するための演算を行なうスクロール速度演算部と、
このスクロール速度演算部により算出されるスクロール速度で画面がスクロールするように前記表示手段を動作させるためのスクロール制御信号を設定し、表示手段に出力するスクロール制御部と
を有することを特徴とする力覚付与型入出力装置。 - 請求項３記載の発明において、前記制御手段が、前記操作量判定部により操作量が第１操作量と判定されたときと、第２操作量と判定されたときとに、前記操作部材が発振するように前記力覚付与手段を動作させるための発振制御信号を力覚付与手段に出力する発振制御部を有することを特徴とする力覚付与型入出力装置。
- 請求項３記載の発明において、前記スクロール速度演算部が、前記操作反力演算部により算出される操作反力が大きいほど大きなスクロールの速さを算出するように設定されたことを特徴とする力覚付与型入出力装置。
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