JP7077892B2 - 車両用操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用操作装置に関する。

センターインフォメーションディスプレイ（Center Information Display：以下、ＣＩＤと称す）が車室内に設けられており、このＣＩＤには車両乗員に対し通知すべき情報（例えば、案内情報、警告情報）が表示される。近年、このＣＩＤは、その前面に透過型のタッチセンサを備えており、車両乗員がＣＩＤの情報を視認しながら、例えばナビゲーション、エアコンディショナの設定、オーディオ操作、車両内の各種設定を行うことができる。

このようなＣＩＤは、車両乗員がタッチセンサを通じてＣＩＤの前面を押し込むことで、この押込み状態に応じた沈込み量を検知し、電磁石などのアクチュエータにより表示装置の前面を振動させる触覚フィードバック機能（以下、触覚ＦＢと称す）を備えるものがある。

本願に関連する従来技術として、車両乗員が表示画面に表示されるボタンを押下したときに当該押圧基準の荷重を満たした後にクリック触感を提示し、押圧基準の５０％～８０％の基準を下回った場合にリリース触覚を呈示する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また触覚呈示した後、同様のリリース触覚を呈示する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１０－１４６５１０号公報 特開２００９－１７７０７９号公報

他方、車両が動いているときに、車両乗員が触覚ＦＢを備える操作装置を操作することが考えられる。車両が加減速したり坂道を走行したりするなど通常走行とは異なる走行を行うと、加減速又は路面から受ける振動などの外的要因が作用することで、触覚ＦＢが通常通り機能しない虞がある。

例えば、車両の減速中には、車両乗員は前方向に重力加速度Ｇがかかる。このため、触覚ＦＢは、車両乗員による押込み荷重に加えてこの重力加速度の影響を受けて、車両乗員が予測する触覚呈示より速く呈示してしまうことが考えられ、車両乗員が違和感を感じることになる。

前述した従来技術は、ボタンの押下荷重とその荷重に係数をかけた開放荷重にて触覚を提示する技術であり、車両の加速度や路面からの車両振動等を加味した閾値設定となっていない。このため、従来技術を用いたとしても、運転中には車両にかかる加速度を考慮して触覚提示できない。例えば、車両の減速中には、車両乗員は重力加速度の影響を受けて前に倒れるようになるため、押込み荷重に車両の加速度が加わることとなり、車両乗員の予期した触覚提示よりも速く提示されてしまうことが考えられる。これは、車両乗員が意図したタイミングにおける触覚呈示と言えるものではない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、車両乗員により操作入力部が操作されるときに、車両の加速度又は路面から受ける振動などに伴う外的要因を生じた場合でも、車両乗員に違和感を感じさせることなく触覚呈示できるようにした車両用操作装置を提供することにある。

請求項１記載の発明によれば、触覚呈示制御部は、車両に乗車した車両乗員により操作入力部が操作されると当該操作に伴う押圧荷重を押圧荷重基準と比較することで触覚呈示するか否かを制御する。また要因取得部は、車両にかかる加速度又は振動による外的要因を取得する。押圧荷重基準制御部は、外的要因に応じて押圧荷重基準を変更制御する。複数のセンサは、押圧荷重に対応した沈込み量を検出するために設けられている。また操作位置検出部は操作位置情報を検出する。加速度推定部は、全ての前記センサによる沈込み量が所定値を超え、且つ、操作位置検出部により検出される操作位置情報が複数のセンサにより囲われる中心範囲にないことを条件として、センサによる沈込み量に基づいて車両にかかる加速度を推定する。これにより、車両乗員により操作入力部が操作されるときに車両の加速度又は路面から受ける振動などに伴う外的要因があった場合でも、車両乗員に違和感を感じさせることなく触覚呈示できる。

第１実施形態における各種車両用装置の設置状態を示す模式図 表示装置（車両用操作装置）の正面図 図２のＡ－Ａ線の断面の模式図 アクチュエータの分解斜視図 ブロック構成図 処理を概略的に示すフローチャート（その１） 処理を概略的に示すフローチャート（その２） 加速度の変化に伴う押圧荷重（沈込み量）の変化例 第２実施形態におけるブロック構成図 第３実施形態における表示装置の設置状態を表す側面図 第４実施形態における車両の走行状態と表示装置の設置状態との関係性を説明する説明図

以下、車両用操作装置の幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。第２実施形態以降では、第１実施形態と同一又は類似の機能を備えた部分に同一又は類似の符号を付して必要に応じて説明を省略し、異なる部分を中心に説明を行う。

（第１実施形態）
図１から図８は、第１実施形態における説明図を示している。本実施形態では、図１から図４に示したＸＹＺ座標系を用いて説明する。このＸＹＺ座標系は、互いに直交する座標系を示している。本形態では、必要に応じて、Ｘ方向は左右方向、Ｙ方向は上下方向、Ｚ方向は前面後面方向、と定義して説明する。

図１には、車両Ｃの車室１内における各車両用装置の設置例を示している。車室１の内部には、運転席２、助手席３が並設されており、運転席２には運転者（車両乗員相当）が座り、助手席３には他の乗員（車両乗員相当）が座る。これらの運転席２、助手席３の間にはシフトレバー４が設置されている。また運転席２の前方には、運転席２に座した運転者が操作するハンドル５が設置されている。

また、これらの運転席２及び助手席３の前方にはダッシュボード６が設けられており、このダッシュボード６の左右中央には、センターインフォメーションディスプレイ（ＣＩＤ：Center Information Display）が表示装置７として設置されている。この表示装置７は、運転席２に座した運転者、又は、助手席３に座した乗員から視認可能に設置されており、また当該車両乗員から操作可能な場所に設置されている。この表示装置７は、車両乗員から操作可能な車両用操作装置として設けられる。

図２は、表示装置７の前面７ａ側の構造を模式的に示している。前面７ａは操作入力部の操作入力面に相当する。図２に示すように、表示装置７は、内部に表示器８を備え、例えば現在地から目的地までの道順を運転手に案内するナビゲーション機能などを搭載したり、車両乗員に各種情報を報知する機能を備える。図示しないが、表示装置７は、例えばＧＰＳセンサ等の位置検出器及び地図情報が記憶された地図メモリ（何れも図示せず）などに基づいて車両Ｃの現在位置情報等の各種情報を取得可能になっている。

図２に示すように、表示器８は平面的には矩形状に構成され、操作入力部としてのタッチパネル１１による操作入力受付可能な前面７ａ（操作入力面相当）も矩形状に設けられている。以下では、タッチパネル１１の操作入力受付可能な前面７ａが、車両Ｃの内部の垂直平面方向（ＸＹ方向）に沿って設置されている形態を示す。この矩形状の前面７ａの４つの角部には、それぞれアクチュエータ９ａ…９ｄが設置されている。

これらのアクチュエータ９ａ…９ｄには振動ＩＤが割り当てられており、後述のホストコントローラ（以下、ホストと略す）１０（図５参照）が振動ＩＤを触覚制御マイコン２４へ指示することにより各アクチュエータ９ａ…９ｄに指令する。アクチュエータ９ａ…９ｄの構成は同一構成である。このため、以下では、アクチュエータ９ａの構造説明を行うことで、他のアクチュエータ９ｂ…９ｄの構造説明を省略する。

図３には、図２のＡ－Ａ線に沿う断面を模式的に示しており、図４には、アクチュエータ９ａの分解斜視図を模式的に示している。図３に示すように、表示装置７の前面７ａ側にはタッチパネル１１が備え付けられており、このタッチパネル１１を覆うようにオーバーレイ１２が設置されている。

オーバーレイ１２及びタッチパネル１１の内側には、表示器８が備え付けられている。オーバーレイ１２及びタッチパネル１１は、例えば無色透明な部材により構成され、表示器８の表示面に表示された表示コンテンツを外部から視認可能になっている。オーバーレイ１２は、表示装置７の角部に位置してステー１３により支持されており、アクチュエータ９ａの内部の板バネ１４及び可動ヨーク１５が、このステー１３に係合するように設置されている。

このアクチュエータ９ａは、外部からタッチパネル１１への押圧を検知する押圧検知機能付きの振動装置として構成されている。このアクチュエータ９ａは、図４に示すように、板バネ１４、可動ヨーク１５、隙間距離センサ１６付きの回路基板１７、巻線コイル１８、固定ヨーク１９、をこの順でＺ方向にケース２０の内部に組み付けて構成されるもので、スクリュ２１及びナット２１ａを用いて一体にモジュール化されている。固定ヨーク１９は、電磁石を構成する。

固定ヨーク１９のＸＹ方向周りには樹脂製のケース２０がインサート成形されており、これにより、固定ヨーク１９とケース２０とが一体化されている。この固定ヨーク１９は、ケース２０の底面からＺ方向に棒状に突出するように設置されている。固定ヨーク１９の先端は、先細り形状の所謂山形に構成されている。この固定ヨーク１９の周囲にはモジュール化された巻線コイル１８が設置される。巻線コイル１８は、Ｚ方向に円筒状に構成されると共に当該円筒部のＺ方向両端に円環状の板が一体構成された芯１８ｂを備える。この巻線コイル１８は、この芯１８ｂに巻線１８ａが巻回されることで構成されている。図３に示すように、この巻線コイル１８は、その巻線１８ａが固定ヨーク１９の周囲を巻回するように設置されている。

他方、図４に示すように回路基板１７の中央には矩形状の孔１７ａが設けられている。図３に示すように、固定ヨーク１９の先端及び巻線コイル１８が、この孔１７ａの内側に設置される。回路基板１７の上面上には隙間距離センサ１６が設置されている。なお、回路基板１７の上面上には、駆動回路２２及び静電ＩＣ２３も設置されている。この駆動回路２２及び静電ＩＣ２３は、図５には図示しているが図３、図４には図示していない。他方、図４に示すように、板バネ１４は、そのＸ方向一端がケース２０にスクリュ２１及びナット２１ａを用いて締結固定されており、そのＸ方向他端が図２中のＺ方向に弾性動作可能に組付けられる。

図３及び図４に示すように、回路基板１７にもスクリュ２１の挿通用の孔１７ｂが構成されており、回路基板１７は、これらのケース２０と板バネ１４との間に一体に固定されている。

また図３に示すように、可動ヨーク１５は板バネ１４と一体に組付けられている。また回路基板１７の上面上には隙間距離センサ１６が設置されている。この隙間距離センサ１６は、可動ヨーク１５との間の距離Ｚ０が板バネ１４及び可動ヨーク１５の可動状態をセンシング可能な距離Ｚ０に設置される。これにより、隙間距離センサ１６は可動ヨーク１５との間の距離Ｚ０を測定可能になる。

可動ヨーク１５は、固定ヨーク１９の先端の形状に沿うように山形（山形部１５ａ）に成形されており、標準組付状態においては、可動ヨーク１５の山形部１５ａが、固定ヨーク１９の先端の山形部１９ａとの間に所定のクリアランスを有するように設置される。

図５は、表示装置７の触覚呈示機能を表す機能構成及び操作位置検出用の機能構成を示している。以下では、この機能構成の説明と共に基本的な動作を説明する。

表示装置７の前面７ａの側には、表示器８、タッチパネル１１及びオーバーレイ１２が設置されている。ホストコントローラ１０には表示器８が電気的に接続されている。ホストコントローラ１０は例えばマイコンにより構成され、非遷移的実体的記録媒体としてのメモリ１０ａに記憶されたアプリケーションプログラムを用いて動作する。このときホストコントローラ１０は、アプリケーションプログラムにより要求される表示画面情報を生成し、映像情報表示コントローラ（図示せず）を介して表示器８の表示画面に表示させる。このホストコントローラ１０は、メモリ１０ａに記憶されたアプリケーションプログラムを実行することで、触覚呈示制御部、押圧荷重基準制御部としての機能を奏する。

このホストコントローラ１０には静電ＩＣ２３が接続されている。この静電ＩＣ２３は、タッチパネル１１に生じる静電容量に基づいて手指が前面７ａに触れた操作位置を検出する操作位置検出部として機能する。

また表示装置７は、触覚呈示用ブロックとして、ホストコントローラ１０の他、触覚制御マイコン２４、アクチュエータ９ａ…９ｄ、ステー１３、及び板バネ１４を備え、表示装置７の前面７ａを振動させることで、当該前面７ａに触れた車両乗員の手指に触覚を呈示する機能を備える。

アクチュエータ９ａ…９ｄは、電気的構成として、駆動回路２２、巻線コイル１８、及び隙間距離センサ１６を備える。なお、タッチパネル１１には静電ＩＣ２３が接続されている。この静電ＩＣ２３は、例えばタッチパネル１１の静電容量の変化を検出することで、表示装置７の前面７ａにタッチされた車両乗員の手指の操作位置情報を検出し、ホストコントローラ１０に送信する。

ホストコントローラ１０は、各アクチュエータ９ａ…９ｄに割り当てられた振動ＩＤと共にタッチ状態の要求信号を触覚制御マイコン２４に出力すると、触覚制御マイコン２４は、振動ＩＤに対応したアクチュエータ９ａ…９ｄの隙間距離センサ１６から距離Ｚ０の信号を取得する。車両乗員が表示装置７の前面７ａを押圧すると、板バネ１４が撓み、隙間距離センサ１６と板バネ１４との間の距離Ｚ０が近くなる。

このため、触覚制御マイコン２４はこの距離Ｚ０の信号により、車両乗員が前面７ａを押圧しているか否かを検出できる。また触覚制御マイコン２４は、隙間距離センサ１６による距離Ｚ０の信号に基づいて表示装置７の前面７ａ、板バネ１４、又はステー１３の沈込み量を、車両乗員による前面７ａへの押圧荷重に対応して検出できる。

触覚制御マイコン２４はこの検出される沈込み量の情報をホストコントローラ１０に出力する。触覚制御マイコン２４は前記した沈込み量に代えて押圧荷重を算出してホストコントローラ１０に出力するようにしても良い。このときホストコントローラ１０が押圧荷重の情報を取得できる。以下では、触覚制御マイコン２４が沈込み量の情報をホストコントローラ１０に出力し、ホストコントローラ１０が、この沈込み量の情報に基づいて押圧荷重を算出する形態を示す。

また後述するが、触覚制御マイコン２４は、車両Ｃにかかる加速度による外的要因を取得する要因取得部として機能し、ホストコントローラ１０は、車両Ｃにかかる加速度を推定する加速度推定部としても構成される。ホストコントローラ１０は、車両Ｃに乗車した車両乗員により表示装置７の前面７ａが操作されると、当該操作に伴う押圧荷重を押圧荷重基準Ｓｐと比較することで前面７ａに触覚呈示するか否かを制御するように構成されている。

例えばホストコントローラ１０が、表示装置７の前面７ａに触覚呈示するときには、触覚呈示したいアクチュエータ９ａ…９ｄの振動ＩＤを触覚制御マイコン２４に指令し、触覚制御マイコン２４が、駆動回路２２を介して巻線コイル１８への駆動電流をフィードバックしながらパルス制御（例えば、ＰＷＭ制御）することで、巻線コイル１８に対する通電オン／オフを繰り返す。このとき、ホストコントローラ１０及び触覚制御マイコン２４は、表示装置７の前面７ａにかかる加速度（触覚加速度）が大きいほど強い触覚を与えるように巻線コイル１８に対して通電オン／オフを繰り返す。

図３及び図４に示すように、アクチュエータ９ａ…９ｄは電磁的に動作する構造であり、触覚制御マイコン２４が巻線コイル１８に通電オンすると、可動ヨーク１５に磁力を発生させることで可動ヨーク１５が固定ヨーク１９に吸引し、可動ヨーク１５及び板バネ１４に係合したステー１３が図３のＺ方向の負方向（車両Ｃの後方）に動く。固定ヨーク１９は、表示装置７のケース２０を介して車両ボディ（図示せず）に固定される。このため、アクチュエータ９ａに発生する力を、表示装置７の前面７ａに対し効率的に伝えることができる。

逆に、触覚制御マイコン２４が、巻線コイル１８に印加した通電をオフすると、可動ヨーク１５の発生磁力が消失する。このため、板バネ１４の弾性力により可動ヨーク１５が固定ヨーク１９から離間し、可動ヨーク１５及び板バネ１４に係合したステー１３が図３のＺ方向の正方向（車両Ｃの前方）に動く。これら板バネ１４及びステー１３には質量があるため元状態を通り過ぎる。これらの作用が繰り返されることで、ステー１３がＺ方向に振動する。例えば、車両乗員の手指が、表示装置７の前面７ａのオーバーレイ１２に接触しているときには、ステー１３の振動がオーバーレイ１２を介して手指に触覚として伝達される。

以下では、車両Ｃが減速している最中に、車両乗員が表示装置７の前面７ａにタッチしたことを想定した場合の作用を説明する。また以下では、車両Ｃが減速しているときの車両進行方向（Ｚ方向の正方向）の加速度を正と定義して説明する。

図６は、表示装置７の内部で実行される処理内容をフローチャートにより示している。図７は、加速度の取得方法の一例を示している。また図８は、沈込み量に対応した押圧荷重の変化（上段）、車両Ｃの加速度の変化（中段）、触覚呈示タイミング（下段）を表している。

例えば、図８のタイミングｔ０において、車両乗員が表示装置７の前面７ａをタッチしたことを仮定する。通常、車両乗員が、表示装置７の前面７ａをタッチすると、静電ＩＣ２３は、タッチパネル１１の静電容量変化により操作位置情報を検出し、その操作位置情報をホストコントローラ１０に出力する。また触覚制御マイコン２４は、隙間距離センサ１６により沈込み量を検出し（図６のＳ１）、この沈込み量の情報をホストコントローラ１０に出力する。

これによりホストコントローラ１０は、全てのアクチュエータ９ａ…９ｄの内部に設置された隙間距離センサ１６に対応した沈込み量の情報を取得でき、この沈込み量の情報に基づいて押圧荷重を算出できる。

続いて、触覚制御マイコン２４は、加速度の情報を取得する（図６のＳ２）。図８のタイミングｔ１～ｔ２に示すように、タッチ操作中に車両Ｃが減速すると、加速度が表示装置７の前面７ａに均一にかかる。すると、４カ所に設置された全ての隙間距離センサ１６により検出される距離Ｚ０（に対応した沈込み量）が同時に変化する。

このとき、車両乗員によりタッチパネル１１の操作入力面の中心範囲Ｃａ（図２参照）が押下されていないことを条件として、全ての隙間距離センサ１６の距離Ｚ０が同時に変化した場合には、この影響が、車両Ｃの加速度の影響による外的要因であると推定でき、隙間距離センサ１６の距離Ｚ０（押圧荷重、沈込み量に対応）に基づいて車両Ｃの加速度の情報を取得できる。

逆に、タッチパネル１１の操作入力面の中心範囲Ｃａが押下（押圧）されたことを検出した場合には、車両乗員が操作していると判定でき、車両Ｃにかかる加速度の影響ではないと判定できる。なお図２には、タッチパネル１１の操作入力面の中心範囲Ｃａを円形状とした形態を示している。この中心範囲Ｃａは円形状に限定されるものではなく、矩形状であっても良いし、この中心範囲Ｃａの形状は特に限定されるものではない。

図７には、この原理に基づいて加速度の情報を取得するためのホストコントローラ１０及び触覚制御マイコン２４による処理内容を示している。触覚制御マイコン２４は、全ての隙間距離センサ１６の沈込み量が所定値Ｓａを超えているか否かを判定し（Ｔ１）、さらにホストコントローラ１０は、静電ＩＣ２３から取得される車両乗員による操作位置情報が所定の中心範囲Ｃａにないか否か判定する（Ｔ２）。このとき、ホストコントローラ１０は、押圧荷重が所定値Ｓａを超え（Ｔ１でＹＥＳ）、且つ、操作位置情報が車両乗員による所定の中心範囲Ｃａにない（Ｔ２でＮＯ）という条件を満たしたときに、隙間距離センサ１６の検出距離Ｚ０に対応した沈込み量に基づいて車両Ｃの加速度を推定する（Ｔ３）。

すなわち、Ｔ１にてＹＥＳと判定されたときには、加速度がかかっている可能性が高いと判定され、Ｔ２にてＮＯと判定されたときには車両乗員により操作入力面の中心範囲Ｃａが押下されていないと判定される。これにより、加速度がかかっていると推定でき、隙間距離センサ１６の沈込み量が加速度の影響に起因すると推定できる。

この結果、ホストコントローラ１０は、Ｔ３において押圧荷重に対応した隙間距離センサ１６の距離Ｚ０に基づいて車両Ｃの加速度を極力正確に推定でき、加速度の情報を取得できる。なお、この図７に示す加速度の情報取得処理は、ホストコントローラ１０が実行しても良いし、触覚制御マイコン２４が実行しても良い。

次に、ホストコントローラ１０は、図６のＳ３に移行し、押圧荷重が初期押圧荷重基準Ｓｐ０よりも大きいか否かを判定する（Ｓ３）。初期押圧荷重基準Ｓｐ０は、触感を呈示するか否かを判断するために予め定められた押圧荷重基準Ｓｐの初期値であり、触覚呈示を開始する基準を示している。この押圧荷重基準Ｓｐが高ければ高いほど、車両乗員がより強い力で押圧しなければ触覚呈示することはない。

このため、ホストコントローラ１０は、図８のタイミングｔ３において、沈込み量が初期押圧荷重基準Ｓｐ０よりも大きいことを満たしたときに触覚を呈示するための条件を満たしたと判定し、Ｓ４に移行する。なおホストコントローラ１０は、このＳ３の条件を満たさないときにはＳ１に戻って処理を繰り返す。

またホストコントローラ１０は、このＳ３でＹＥＳと判定した後、さらにＳ２で取得した加速度の情報が押圧補正用加速度基準Ｖｇよりも大きいか否かを判定する（Ｓ４）。図８に示すように、この押圧補正用加速度基準Ｖｇは、初期押圧荷重基準Ｓｐ０を補正するための加速度の閾値を示す。このためホストコントローラ１０は、図８のタイミングｔ３において、加速度が押圧補正用加速度基準Ｖｇよりも大きいことを満たしたときに、押圧荷重基準Ｓｐを初期押圧荷重基準Ｓｐ０から補正後押圧荷重基準Ｓｐ１に変更する（Ｓ５）。この補正後押圧荷重基準Ｓｐ１は、加速度を受けた後に補正された後の押圧荷重基準Ｓｐを示すものであり、初期押圧荷重基準Ｓｐ０よりも大きな値とされる。

これらの押圧荷重基準Ｓｐの差Ｓｐ１－Ｓｐ０は一定値に設定しても、加速度に依存した変動値（例えば、加速度に比例した変動値）に設定しても良い。押圧荷重基準Ｓｐの差Ｓｐ１－Ｓｐ０を一定値とすることで、ホストコントローラ１０の計算負荷を低減でき、素早く処理を実行でき触感呈示できる。ホストコントローラ１０が、加速度に依存した変動値を用いるときには、計算負荷が高くなるものの、車両乗員に極力違和感を抱かせることなく触感呈示できる。

この後、触覚制御マイコン２４がＳ６において再度沈込み量を検出し（Ｓ６）、沈込み量をホストコントローラ１０に出力すると、ホストコントローラ１０は、押圧荷重が補正押圧荷重基準Ｓｐ１より大きいか否かを判定する（Ｓ７）。ホストコントローラ１０は、このＳ７の条件を満たさなければＳ６に戻して処理を繰り返すが、このＳ７の条件を満たしたときに触覚制御マイコン２４に触覚呈示指令を行う。触覚制御マイコン２４は、ＰＷＭ駆動信号による触覚呈示パルスを生成し、駆動回路２２を通じて巻線コイル１８に印加する。これにより、板バネ１４、ステー１３を通じて表示装置７の前面７ａを振動させることができ触覚呈示できる（図８のタイミングｔ２～ｔ４）。車両乗員は前面７ａに手指を触れたときに触覚を感じるものの、このとき触覚呈示の開始タイミングｔ２を通常よりも遅らせることができる。この結果、車両乗員の予想よりも速く押圧検出して触覚呈示することを回避できるようになり、表示装置７は車両乗員の感覚に近付けて制御できる。

またその後も、触覚制御マイコン２４がＳ９において再度沈込み量を検出し（Ｓ９）、ホストコントローラ１０に出力すると、ホストコントローラ１０は、この沈込み量に対応した押圧荷重が開放荷重基準Ｓｒを下回っているか否かを判定する（Ｓ１０）。この開放荷重基準Ｓｒは、車両乗員による表示装置７の前面７ａに対するリリース時における押圧荷重基準Ｓｐを示している。この開放荷重基準Ｓｒは、疑似的な触覚呈示を開始するための閾値を示している。

ホストコントローラ１０は、このＳ１０の条件を満たさなければＳ９に戻して処理を繰り返すが、このＳ９の条件を満たしたときに触覚制御マイコン２４に触覚呈示指令を行い、触覚制御マイコン２４は、ＰＷＭ駆動信号による触覚呈示パルスを生成し（Ｓ１１）、駆動回路２２を通じて巻線コイル１８に印加する。これにより、板バネ１４、ステー１３を通じて表示装置７の前面７ａを振動させることができ触覚呈示できる（図８のタイミングｔ５～ｔ６）。これにより車両乗員はその手指を離したときに触覚を感じる。そして触覚制御マイコン２４は、沈込み量を検出しつつ沈込み量が０となるまで待機し（Ｓ１２、Ｓ１３：図８のタイミングｔ７）、処理を終了する。

その後、車両Ｃが減速しないまま、車両乗員が表示装置７の前面７ａをタッチすることを想定する。この場合、ホストコントローラ１０及び触覚制御マイコン２４は、Ｓ１…Ｓ３の処理を実行し、Ｓ３にてＹＥＳと判定するまでＳ１～Ｓ３の処理を実行し続ける（図８のｔ１０～ｔ１１）。

ホストコントローラ１０は、このＳ３でＹＥＳと判定した後、Ｓ４においてさらにＳ２で取得した加速度の情報が押圧補正用加速度基準Ｖｇよりも大きいか否かを判定するが、この条件を満たさないときにはＳ４にてＮＯと判定しＳ８に移行する。すなわち、ホストコントローラ１０は、押圧荷重基準を初期押圧荷重基準Ｓｐ０に保持したままＳ８に処理を移行するため直ぐに触覚呈示することになる（図８のタイミングｔ１１～ｔ１２）。

その後、押圧荷重が開放荷重基準Ｓｒを下回ると、再度触覚呈示する（図６のＳ１０でＹＥＳ、Ｓ１１：図８のタイミングｔ１３～ｔ１４）。このため、車両Ｃが減速していないときには、押圧荷重基準Ｓｐを初期押圧基準Ｓｐ０としたまま判断することになる。そして触覚制御マイコン２４は、沈込み量を検出しつつ当該沈込み量が０となるまで待機し（Ｓ１２、Ｓ１３：図８のタイミングｔ１５）、処理を終了する。

車両Ｃが減速する場合、車両前方方向に重力加速度Ｇがかかる。このため、車両乗員がタッチパネル１１を操作する手指にも車両前方方向に向けて加速度が与えられる。このため、押圧荷重基準Ｓｐを通常の初期押圧荷重基準Ｓｐ０のままとしてしまうと、この車両前方方向にかかる重力加速度Ｇの影響により、車両乗員がタッチパネル１１を意図的に操作しようとするタイミングよりも速く過剰に反応してしまう虞がある。最悪の場合、車両乗員が触れようとする箇所から外れた箇所で触覚呈示してしまう虞もある。

本形態によれば、ホストコントローラ１０は、車両Ｃにかかる加速度による外的要因に応じて、押圧荷重の比較対象となる押圧荷重基準Ｓｐを変更制御している。この結果、たとえ車両乗員が表示装置７の前面７ａを押し込むときに車両Ｃの加速度による外的要因が生じた場合であっても、車両乗員に違和感を極力与えることなく触覚呈示できる。

またホストコントローラ１０は、車両Ｃが減速中に所定の押圧補正用加速度基準Ｖｇよりも大きい加速度が車両Ｃにかかると判定したときには、押圧荷重基準Ｓｐを初期押圧荷重基準Ｓｐ０から補正後押圧荷重基準Ｓｐ１（＞Ｓｐ０）に変更している。このため、触覚呈示のタイミングｔ２～ｔ４を通常の触覚呈示のタイミングｔ１１～ｔ１２（図８参照）よりも遅らせることができる。

またホストコントローラ１０は、隙間距離センサ１６により検出される押圧荷重が所定値Ｓａを超え、且つ、静電ＩＣ２３により検出される車両乗員による操作位置情報が所定の中心範囲Ｃａにないことを条件として、押圧荷重に基づいて車両Ｃにかかる加速度を推定している。このため加速度を極力正確に推定できる。

外的要因としては、前述では主に車両Ｃの減速時を想定して説明したが、車両Ｃが加速するときにも同様に適用できる。車両Ｃが加速する場合、車両乗員の手指には車両後方に向けて加速度がかかる。このとき、ホストコントローラ１０は押圧荷重基準Ｓｐを初期押圧基準Ｓｐ０より小さく設定すると良い。

（第２実施形態）
図９は、第２実施形態における説明図を示している。この図９に示すように、車両Ｃ内には、表示装置７の外部に加速度検出機器２５が設けられている。表示装置７と加速度検出機器２５とは車両内ネットワークにより接続されている。加速度検出機器２５は、加速度センサ２６から取得される加速度信号により車両Ｃの加速度（外的要因相当）を検出又は算出可能に構成された機器であり、この加速度の情報をホストコントローラ１０に出力する。この結果、ホストコントローラ１０は、加速度の情報を外部から取得する要因取得部として機能する。

すなわち前述実施形態では、隙間距離センサ１６のセンサ情報に基づいて加速度を算出したが、本実施形態に示すように、ホストコントローラ１０は、外部から加速度の情報を取得するようにしても良い。
加速時には、車両乗員の手指は車両Ｃの後方に加速度がかかる。このため、その加速度分を考慮して、通常の押圧荷重基準Ｓｐより低く設定すると良い。減速時には、車両乗員の手指は車両Ｃの前方に加速度がかかる。このため、その加速度分を考慮して、通常の押圧荷重基準Ｓｐより高く設定すると良い。この結果、車両乗員の手指にかかる加速度に合わせた押圧荷重基準Ｓｐを用いて制御でき、車両乗員が違和感を感じなくなる。
本形態においても前述実施形態と同様の作用効果を奏する。

（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態における説明図を示している。図１０には、水平面Ａ（Ｚ方向）に対する表示装置７の前面７ａの傾斜角度θ１を示している。車両Ｃの車室１内では、表示装置７の前面７ａの傾斜角度θ１が図示しない角度調整器（例えばモータ）により変更可能に構成されていることがある。これは車両乗員が、タッチパネル１１の操作入力面に操作入力しやすい、又は、表示器８の表示コンテンツを視認しやすい傾斜角度θ１（例えば０°～９０°）に調整するために設けられている機能である。

このような場合、表示装置７のホストコントローラ１０は、この傾斜角度θ１の情報を前記角度調整器による回転角の情報を取得することで入力し、傾斜角度θ１の情報を加味して前面７ａの垂直方向にかかる加速度を算出し、この加速度に基づいて前記した押圧荷重基準Ｓｐを変更制御するようにしても良い。例えば、傾斜角度θ１が９０°に近くなっており、前面７ａの面方向が垂直方向（ＸＹ方向）に近いときには、車両Ｃにかかる加速度の影響が大きくなる。

逆に、傾斜角度θ１が水平方向（０°）に近くなり、前面７ａの面方向が水平方向（ＸＺ方向）に近いときには、車両Ｃにたとえ加速度がかかっていたとしても、その影響はわずかなものとなる。このためホストコントローラ１０が、この傾斜角度θ１に基づいて前面７ａの垂直方向にかかる加速度を算出し、この加速度に基づいて前記した押圧荷重基準Ｓｐを変更制御すると良い。すると、表示装置７の前面７ａの傾斜角度θ１の実体に合わせて触覚呈示できるようになり、車両乗員にとって違和感なく触覚呈示できる。

（第４実施形態）
図１１は、第４実施形態における説明図を示している。図１１には、車両Ｃが傾斜面を下っている場合の走行状態を車両Ｃの側方から模式的に表している。このとき、車両Ｃが走行する路面２９の傾斜角度θ２は０°＜θ２＜９０°を満たしている。

表示装置７が車両Ｃに搭載されており、この表示装置７の前面７ａが車両Ｃの進行方向に対して鉛直方向に設置されている。このとき車両Ｃが路面２９を走行するときの傾斜角度はθ２となり、車両Ｃがこの傾斜角度θ２をなす路面を下るときには、水平面Ａに対する表示装置７の前面７ａの傾斜角度が（９０°－θ２）となる。

この場合、表示装置７のホストコントローラ１０は、車両Ｃが走行するときの傾斜角度θ２に応じて押圧荷重基準Ｓｐを変更制御するようにしても良い。例えば、車両Ｃにはジャイロセンサ（図示せず）が搭載されており、ホストコントローラ１０は、このジャイロセンサの情報を用いて車両Ｃの走行角度の情報を取得できる。このため、ホストコントローラ１０は、この車両Ｃの走行角度の情報を用いることで、車両Ｃが走行する傾斜角度θ２を算出できる。

また、表示装置７は、前述実施形態で説明したようにナビゲーション機能を備えているが、例えばＧＰＳ等を用いた位置検出器及び地図情報に基づいて車両Ｃの現在位置情報を取得し、この車両Ｃの現在位置情報と車両Ｃの走行方向情報とに基づいて車両Ｃが如何なる場所を如何なる方向で走行しているか特定できる。

また、地図情報が傾斜角度θ２の情報を含んでいるときには、ホストコントローラ１０が、この車両Ｃの現在位置における傾斜角度θ２の情報を地図情報から参照することで当該傾斜角度θ２を特定できる。このため、ホストコントローラ１０は、傾斜角度θ２の情報に応じて前面７ａの垂直方向にかかる加速度を算出でき、この加速度に基づいて押圧荷重基準Ｓｐを変更制御できる。

このとき、傾斜角度θ２が９０°に近くなっており、前面７ａの面方向が水平方向（ＸＺ方向）に近くなるときには、Ｙ方向にかかる重力の影響が大きくなるため、車両Ｃの減速時にかかる加速度にこの重力の影響を加算し、この加速度に基づいて押圧荷重基準Ｓｐを変更制御すると良い。

図示はしていないが、逆に、車両Ｃが坂道を上っているときに、車両Ｃが加速するときにも平坦な路面２９を走行するときよりも車両Ｃの後方に加速度が大きくかかることになる。このため、ホストコントローラ１０は、車両Ｃの前方走行中の加速度に加えて重力の影響を加算し、この加速度に基づいて押圧荷重基準Ｓｐを変更制御すると良い。ホストコントローラ１０がこのように制御することで、表示装置７の前面７ａの角度（９０°－θ２）の実体に合わせて触覚呈示できるようになり、車両乗員にとって違和感なく触覚呈示できる。

（その他の変形例）
またホストコントローラ１０が、路面からの振動に応じて押圧荷重基準Ｓｐを変更制御しても良い。例えば、車両Ｃが凹凸の多い未舗装路などの悪路面を走行しているときには、車両乗員は、路面２９からの振動の影響を受けて、車室１の中で表示装置７の前面７ａの操作入力部に対する指示入力を正確に行うことが困難になる。

例えば、車両Ｃが陥没した穴の上を走行すると、タイヤ３０がこの穴に入り込むことで車室１の中で突然上下方向（図示Ｙ方向）の加速度を生じる。このとき、たまたま車両乗員が表示装置７の前面７ａをタッチ操作しようとしたときには、車両乗員が表示装置７の前面７ａの意図しない場所を押し込んでしまい、ホストコントローラ１０及び触覚制御マイコン２４はその誤操作を受付けてしまう。
したがって、ホストコントローラ１０は、この上下方向の加速度の情報を入力したときには押圧荷重基準Ｓｐを瞬時に大きく設定することが望ましい。すると、たとえ車両Ｃが悪路を走行して当該車両Ｃが上下方向（Ｙ方向）に振動を生じたとしても、車両乗員の誤操作に伴う触覚呈示を行うこともなくなる。

また、ホストコントローラ１０が、車両Ｃの走行中と停車中（例えば、赤信号により待機する最中）とに応じて押圧荷重基準Ｓｐを変更制御しても良い。例えば、車両Ｃの走行中には、車両乗員の手指の震え、ふらつきの影響を考慮し、誤操作を防止するため、押圧荷重基準Ｓｐを大きく設定することが望ましい。

反対に、車両Ｃの停車中には車両乗員が極力素早く操作可能なように、押圧荷重基準Ｓｐを小さく設定することが望ましい。ホストコントローラ１０が、このように制御することで、車両Ｃに生じる振動、車両Ｃの走行途中（走行中、停車中）の加速度による外的要因の実体に合わせて触覚呈示できるようになり、車両乗員にとって違和感なく触覚呈示できる。

（他の実施形態）
前述実施形態に係る技術に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。
タッチパネル１１を一体化したセンターインフォメーションディスプレイを表示装置７として適用した形態を示したが、車室１の中央に設置された他のディスプレイ、車両用の各種メータ装置、車両用ナビゲーション装置などにも適用できる。

触覚提示方法としては、電磁的に動作するアクチュエータ９ａ…９ｄを用いた構成を適用したが、これに限定されるものではなく、例えば、圧電素子を用いた圧電方式、偏芯回転質量（ＥＲＭ：Eccentric Rotating Mass）方式、リニア共振アクチュエータ（ＬＲＡ：Linear Resonant Actuator）方式、などの他の技術を用いても良い。

アクチュエータ９ａ～９ｄは、図２に示すようにタッチパネル１１の角部に４つ設置した形態を示したが、１個以上設置すれば良い。タッチパネル１１の操作入力面の４角をそれぞれ板バネ１４を用いて懸架しているが、この限りではない。

押圧荷重の検出方法として、隙間距離センサ１６の距離Ｚ０を用いて沈込み量を検出する方法を示したが、この技術に限られるものではない。隙間距離センサ１６に代えて、例えば歪みゲージ、静電容量センサ、感圧センサ、静電型のタッチセンサ、などの各種センサを用いても良い。すなわち、歪みゲージにより検出される歪み量を用いて押圧荷重を検出しても良いし、静電容量センサにより検出される静電容量の変化量を用いて押圧荷重を検出しても良い。また、感圧センサにより検出される圧力変化量を用いて押圧荷重を検出しても良く、さらに静電型のタッチセンサにより検出される車両乗員の手指の接触面積の変化量を用いて押圧荷重を検出しても良い。すなわち押圧荷重を検出可能であれば、どのようなセンサを用いても良い。

図６、図７の処理内容は、ホストコントローラ１０及び触覚制御マイコン２４が連携して処理を行う形態を示したが、触覚制御マイコン２４又はホストコントローラ１０が単体で行っても良い。

特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、本発明の一つの態様として前述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。前述実施形態の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も実施形態と見做すことが可能である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において、考え得るあらゆる態様も実施形態と見做すことが可能である。

また本発明は、前述した実施形態に準拠して記述したが、該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本発明は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。

図面中、７は表示装置（車両用操作装置）、７ａは前面（操作入力部の操作入力面）、８は表示器、９ａ～９ｄはアクチュエータ、１０はホストコントローラ（触覚呈示制御部、押圧荷重基準制御部、要因取得部、加速度推定部）、１１はタッチパネル、１６は隙間距離センサ（センサ）、２３は静電ＩＣ（操作位置検出部）、２４は触覚制御マイコン（押圧荷重検出部、触覚呈示制御部、要因取得部、押圧荷重基準制御部）、Ｃは車両、を示す。

Claims (9)

1. 車両（Ｃ）に乗車した車両乗員により操作入力部（７ａ）が操作されると当該操作に伴う押圧荷重を押圧荷重基準と比較することで触覚呈示するか否かを制御する触覚呈示制御部（１０、２４、Ｓ３、Ｓ８）と、
   前記車両にかかる加速度又は振動による外的要因を取得する要因取得部（２４、Ｓ２；１０）と、
   前記外的要因に応じて前記押圧荷重基準を変更制御する押圧荷重基準制御部（１０、Ｓ４、Ｓ５）と、
   前記押圧荷重に対応した沈込み量を検出するために設けられた複数のセンサ（９ａ～９ｄの１６）と、
   操作位置情報を検出する操作位置検出部（２３）と、
   全ての前記センサによる沈込み量が所定値（Ｓａ）を超え、且つ、操作位置検出部（２３）により検出される前記操作位置情報が前記複数のセンサにより囲われる中心範囲（Ｃａ）にないことを条件として、前記センサによる沈込み量に基づいて前記車両にかかる前記加速度を推定する加速度推定部（１０、Ｔ３）と、を備える車両用操作装置。
2. 前記要因取得部（１０）は、外部に設置された前記加速度を検出又は算出可能な機器（２５）から前記車両にかかる前記加速度の情報を取得する請求項１記載の車両用操作装置。
3. 前記押圧荷重基準制御部は、前記操作入力部の操作入力面の傾斜角度（θ１）に応じて前記押圧荷重基準を変更制御する請求項１または２記載の車両用操作装置。
4. 前記押圧荷重基準制御部は、前記車両（Ｃ）が走行するときの傾斜角度（θ２）に応じて前記押圧荷重基準を変更制御する請求項１または２記載の車両用操作装置。
5. 前記押圧荷重基準制御部は、前記車両（Ｃ）が減速中で且つ路面を下っているときに前記押圧荷重基準を大きく変更制御する請求項４記載の車両用操作装置。
6. 前記押圧荷重基準制御部は、前記車両（Ｃ）が減速中に所定の押圧補正用加速度基準（Ｖｇ）よりも大きい前記加速度が前記車両にかかると判定したときには前記押圧荷重基準を大きく変更制御する請求項１から５の何れか一項に記載の車両用操作装置。
7. 前記押圧荷重基準制御部は、路面からの前記振動に応じて前記押圧荷重基準を変更制御する請求項１から６の何れか一項に記載の車両用操作装置。
8. 前記押圧荷重基準制御部は、前記車両（Ｃ）が走行中と停車中とで前記押圧荷重基準を変更制御する請求項１から７の何れか一項に記載の車両用操作装置。
9. 前記押圧荷重基準制御部は、前記走行中には前記押圧荷重基準を大きく変更制御する請求項８記載の車両用操作装置。

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