JP2006011722A

JP2006011722A - 力覚付与型入力装置

Info

Publication number: JP2006011722A
Application number: JP2004186561A
Authority: JP
Inventors: Satoru Hayasaka; 哲早坂
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2024-06-24
Also published as: EP1610207A2; EP1610207B1; EP1610207A3; JP4430988B2

Abstract

【課題】操作部の戻り回転による不快感を軽減することのできる力覚付与型入力装置を提供する。
【解決手段】ユーザにより回転操作される操作部２と、操作部２の回転角度を検出する角度検出手段３と、操作部２に所要の回転力を付与するモータ１と、角度検出手段３からの検出信号ａに基づいて計算される回転角度に応じてモータ１の駆動信号ｂと電気機器の操作信号ｃとを生成する制御部５とから力覚付与型入力装置を構成する。制御部５は、所定の回転角度を予め記憶しており、操作部２が電気機器の操作範囲を超えて操作され、かつその後に同一方向への操作部２の操作が停止されたとき、角度検出手段３からの検出信号ａに基づいて計算された現在の角度信号を電気機器の操作範囲の限界点から現在の回転角度の手前までの所定の回転角度に置き換えてモータ１の駆動信号ｂを生成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気機器の集中制御等に使用される力覚付与型入力装置に係り、特に、電気機器の操作範囲を超えて操作部が操作された場合における操作部の動作制御に関する。

本願出願人は先に、車載されたエアコン、ラジオ、テレビジョン、ＣＤプレーヤ、ナビゲーションシステムなどの電気機器を１台で集中的に制御する入力装置として、図４に示すように、フレーム１０１に揺動自在に取り付けられたモータ１０２と、モータ駆動軸１０２ａに取り付けられた手動操作部１０３と、前記モータ１０２の揺動方向及び揺動量を検出する第１角度センサ１０４と、前記モータ駆動軸１０２ａの回転方向及び回転量を検出する第２角度センサ１０５と、これら第１及び第２角度センサから出力される各角度信号を入力して前記モータ１０２の駆動を制御し、手動操作部１０３にその操作状態に応じた力覚を付与する制御部とを備えた手動入力装置を提案した（例えば、特許文献１参照。）。

この手動入力装置は、モータ１０２をフレーム１０１に揺動自在に取り付け、当該モータ１０２の揺動方向及び揺動量を第１センサ１０４にて検出すると共に当該モータ１０２の回転方向及び回転量を第２センサ１０５にて検出するので、例えばモータ１０２の揺動方向を切り換えることによって機能調整を行おうとする車載電気機器の選択を行い、また、モータ駆動軸１０２ａの回転量に応じて選択された車載電気機器の機能調整を行うことにより、１つのモータ及び１つの手動操作部にて所望の車載電気機器の選択と機能調整とを行うことができる。

図５に、前記手動入力装置を用いて車載エアコンの空気吹き出し口を切り換える場合を例にとって、手動操作部１０３の回転操作量と手動操作部１０３に付与されるモータトルクと手動操作部１０３を回転操作することによって切り換えられる車載電気機器の機能との関係を示す。この図から明らかなように、本例においては、手動操作部１０３を回転操作することにより、車載エアコンの空気吹き出し口がデフロスタ（ＤＥＦ）、ベンチレータ（ＶＥＮＴ）、２方向（Ｂｉ−ＬＥＶＥＬ）又はフロア（ＦＬＯＯＲ）のいずれかに切り換えられ、車載エアコンの空気吹き出し口が切り換えられるごとに、手動操作部１０３には、モータ１０２の回転方向を所要のタイミングで変更することにより生成されるクリック感触が付与される。

また、手動操作部１０３の回転操作量が車載エアコンの操作範囲を超えた場合には、車載エアコンの操作範囲の限界点Ｅ０からモータトルクが最大値Ｔｍａｘに達する最小の回転操作量Ｅ１までは、手動操作部１０３の回転操作量に比例し、かつ手動操作部１０３の回転操作方向と逆向きのモータトルクが手動操作部１０３に付与されると共に、手動操作部１０３の回転操作量がＥ１を超えたときは、大きさがＴｍａｘで方向が手動操作部１０３の回転操作方向と逆向きのモータトルクが手動操作部１０３に付与される。

かように、前記従来例に係る手動入力装置は、手動操作部１０３の回転操作量が車載エアコンの操作範囲を超えた後に手動操作部１０３の回転操作方向と逆向きのモータトルクを手動操作部１０３に付与するので、ユーザはこのモータトルクによって与えられる抵抗感を感得することにより、車載エアコンを操作するに必要な手動操作部１０３の操作範囲をブラインドタッチで知ることができる。
特開２００２−１４９３２４号公報

前記構成によると、図５に示すように、手動操作部１０３をＥ２点まで回転操作した状態で手動操作部１０３から手を離したとき、手動操作部１０３がＴｍａｘのモータトルクを受けて逆転し、車載エアコンの操作範囲の限界点Ｅ０まで自動的に戻る。しかしながら、この「戻り回転」がユーザに不快感を与えるという不都合がある。

本発明は、かかる従来技術の不都合を解決するためになされたものであって、その目的は、手動操作部の戻り回転による不快感を軽減することのできる力覚付与型入力装置を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、回転操作される操作部と、前記操作部の回転角度を検出する角度検出手段と、前記操作部に回転力を付与するモータと、前記角度検出手段から出力される検出信号に基づいて計算される回転角度に応じて前記モータの駆動信号と電気機器の操作信号とを生成する制御部とを備え、前記操作部が前記電気機器の操作範囲を超えて操作されたとき、前記制御部から出力される前記駆動信号に基づいて前記操作部を前記電気機器の操作範囲の限界点まで戻す方向に前記モータを駆動する力覚付与型入力装置であって、前記制御部は、前記操作部が前記電気機器の操作範囲を超えて操作され、かつその後に同一方向への前記操作部の操作が停止されたとき、前記検出信号に基づいて計算された現在の回転角度を前記限界点から現在の回転角度の手前までの所定の回転角度に置き換えるという構成にした。

前記所定の回転角度は、前記操作部に復帰力が付与される回転角度に設定することができる。この場合、前記所定の回転角度は、前記現在の回転角度で前記操作部に付与される復帰力と同じ復帰力が付与される回転角度に設定することができる。

このように、操作部が電気機器の操作範囲を超えて一方向に操作され、かつその後に同一方向への操作部の操作が停止されたとき、検出信号に基づいて計算された現在の回転角度を所定の回転角度に置き換えてモータの駆動信号を生成すると、操作部に復帰力が付与される回転角度範囲を減少させることができる。なお、その所定の回転角度を電気機器の操作範囲の限界点に相当する値に設定した場合には、戻り回転量はゼロになる。また、所定の回転角度を例えば操作部に付与される復帰力が最大となる最小の回転角度に相当する値に設定した場合には、戻り回転量は少しだけ残ることになる。

そして、所定の回転角度を操作部に復帰力が付与される回転角度に設定した場合には、操作部に復帰力が付与されない回転角度に設定した場合と比較して、操作部の操作を停止したときの復帰力の変化を小さくすることができる。また、所定の回転角度を現在の回転角度で操作部に付与される復帰力と同じ復帰力が付与される回転角度に設定した場合には、操作部の操作を停止したときの復帰力の変化をなくすことができる。

一方、操作部が電気機器の操作範囲を超えて一方向に操作され続けている状態においては、Ｔｍａｘの抵抗感が操作部に付与され続けるので、ユーザは電気機器の操作範囲を超えて操作部を操作していることをブラインドタッチで知得することができ、従来例に係る入力装置と同等の操作感触が得られる。

本発明の力覚付与型入力装置は、操作部が電気機器の操作範囲を超えて一方向に操作され、かつその後に同一方向への操作部の操作が停止されたとき、検出信号に基づいて計算された現在の回転角度を前記限界点から現在の回転角度の手前までの所定の回転角度に置き換えてモータの駆動信号を生成するので、操作部に復帰力が付与される回転角度範囲を減少させることができ、操作部の戻り回転を防止又は抑制することができて、戻り回転による不快感を軽減することができる。

以下、本発明に係る力覚付与型入力装置の実施形態例を図１乃至図３に基づいて説明する。図１は実施形態例に係る力覚付与型入力装置の構成図、図２は実施形態例に係る操作部の回転角度と操作部に付与されるモータトルクとの関係を示すグラフ図、図３は実施形態例に係る制御部の制御フローを示すフローチャートである。

図１に示すように、本例の力覚付与型入力装置は、モータ１と、モータ１のモータ軸１ａに取り付けられた操作部２と、操作部２の回転角度を検出する角度検出手段３と、操作部２を回転操作することによって操作される図示しない電気機器の操作状態を表示する表示装置４と、角度検出手段３から出力される角度信号ａに基づいてモータ１及び表示装置４並びに図示しない電気機器の駆動制御を行う制御部５とから構成されている。

モータ１としては、ＤＣモータなどの回転モータが用いられる。このモータ１は、制御部５から出力される駆動信号ｂによって駆動及び停止が制御され、操作部２に所要の力覚及び復帰力を付与する。

操作部２は、ユーザが手動にて操作するものであり、合成樹脂等をもってユーザが手指にて操作可能な大きさ及び形状に形成される。

角度検出手段３としては、ロータリエンコーダやポテンショメータなどを用いることができる。なお、図１の例では、角度検出手段３としてロータリエンコーダが用いられており、モータ軸１ａにコード板３ａが取り付けられ、その表面側及び裏面側にそれぞれ発光素子及び受光素子を配置して、フォトインタラプタ３ｂが設けられている。

表示装置４としては、公知に属する任意の装置を用いることができるが、車載用としては小型軽量かつ安価であることから液晶表示装置が特に好適である。

制御部５は、図１に示すように、角度検出手段３から出力される角度信号ａを取り込み、これに基づいて操作部２の回転角度を計算し、その回転角度に応じてモータ１の駆動信号ｂと、図示しない電気機器（図２の例では、車載エアコン）の操作信号ｃと、表示装置４の駆動信号ｄとを生成する。モータ１の駆動信号ｂとしては、図２に示すように、操作部２が車載エアコンの操作範囲で操作されたときに操作部２にクリック感触に相当する力覚を付与する駆動信号と、操作部２が車載エアコンの操作範囲を超えて操作されたときに操作部２を車載エアコンの操作範囲の限界点Ｅ０まで戻す復帰力を付与する駆動信号とが生成される。

制御部５には、図２に示す車載エアコンの操作範囲内における角度信号ａと駆動信号ｂと操作信号ｃとの関係、操作部２の回転角度が車載エアコンの操作範囲を超えた場合における角度信号ａと駆動信号ｂとの関係及び基準角度信号とが記憶されている。なお、基準角度信号は、車載エアコンの操作範囲の限界点Ｅ０まで操作部２を回転したときに角度検出手段３から出力される角度信号に相当する値に設定することもできるし、車載エアコンの操作範囲の限界点Ｅ０を超え、かつ操作部２に付与される復帰力が最大となる最小の回転角度Ｅ１まで操作部２を回転したときに角度検出手段３から出力される角度信号に相当する値に設定することもできる。

制御部５は、車載エアコンの操作範囲内において操作部２が操作された場合、所定の角度位置でモータ１の回転を右転から左転に又は左転から右転に変更し、操作部２に所要のクリック感触を付与すると共に、操作後の操作部２の回転角度に応じて車載エアコンの空気吹き出し口をデフロスタ、ベンチレータ、２方向又はフロアに切り換える。

また、操作部２が車載エアコンの操作範囲の限界点Ｅ０を超えて操作され、かつ操作部２がその方向に操作され続けている場合には、図２に実線で示すように、車載エアコンの操作範囲の限界点Ｅ０からモータトルクが最大値Ｔｍａｘに達する最小の回転操作量Ｅ１までは、操作部２の回転操作量に比例し、かつ操作部２の回転操作方向と逆向きのモータトルクが操作部２に付与され、操作部２の回転操作量がＥ１を超えたときは、大きさがＴｍａｘで方向が操作部２の回転操作方向と逆向きのモータトルクが操作部２に付与される。これにより、ユーザは、操作部２の回転角度が車載エアコンの操作範囲を超えたことをブラインドタッチで知ることができ、それ以上の操作部２の操作を停止することができる。

これに対して、操作部２が車載エアコンの操作範囲の限界点Ｅ０を超えて操作され、その後に操作部２の操作が例えばＥ２点で停止された場合には、図２に破線で示すように、制御部５は角度検出手段３からの検出信号に基づき計算された現在の回転角度を予め記憶されている所定の回転角度に置き換えてモータ１の駆動信号ｂを生成する。これにより、操作部２に復帰力が付与される回転角度範囲を減少させることができる。その所定の回転角度を車載エアコンの操作範囲の限界点Ｅ０に相当する値に設定した場合には、戻り回転量はゼロとなる。また、所定の回転角度を操作部２に付与される復帰力が最大となる最小の回転角度Ｅ１に相当する値に設定した場合には、戻り回転量は少しだけ残ることになる。

但し、図２から明らかなように、その所定の回転角度を車載エアコンの操作範囲の限界点Ｅ０に相当する値に設定した場合には、操作部２の操作を停止したときにモータトルクがいきなりゼロになるので、操作部２に付与される復帰力が急激に変化し、ユーザに違和感を与えてしまう。これに対して、その所定の回転角度を操作部２に付与される復帰力が最大となる最小の回転角度Ｅ１に設定した場合には、操作部２に最大Ｔｍａｘの抵抗感が付与される。即ち、操作部２に付与される復帰力は、操作を停止した時点では全く変化しないので、ユーザに違和感を与えることがない。なお、その所定の回転角度は、Ｅ０又はＥ１に限られるものではなく、Ｅ０とＥ１の間やＥ１とＥ２の間でも良い。

以下、制御部５におけるモータの駆動信号及び電気機器の操作信号を生成するための回転角度を計算する手順を図３に基づいて説明する。

力覚付与型入力装置が起動されると、制御部５は、操作部２が回転操作されるのを待ち（手順Ｓ１）、手順Ｓ１で操作部２が回転操作されたと判定された場合には、操作部２の回転角度が車載エアコンの操作範囲を超えているか否かを判定する（手順Ｓ２）。手順Ｓ２で操作部２の回転角度が車載エアコンの操作範囲を超えていないと判定された場合には、手順Ｓ３に移行して、操作部２が回転した分だけ回転角度を変える手順Ｓ２で操作部２の回転角度が車載エアコンの操作範囲を超えていると判定された場合には、手順Ｓ４に移行して、操作部２が車載エアコンの操作範囲から離れる方向に操作され続けているか否かを判定する。そして、手順Ｓ４で操作部２が車載エアコンの操作範囲から離れる方向に操作され続けていないと判定された場合には、手順Ｓ５に移行し、現在の回転角度を所定の回転角度Ｅ１に置き換える。また、手順Ｓ４で操作部２が車載エアコンの操作範囲から離れる方向に操作され続けていると判定された場合には、操作部２が回転した分だけ回転角度を変える。

なお、前記実施形態例においては、力覚付与型入力装置を車載エアコンの空気吹出口の切換制御に用いたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、任意の車載電気機器の任意の機能制御に適用することができる。

その他、車載電気機器の選択及び選択された車載電気機器の機能調整については、特許文献１に記載の技術を応用することができる。

実施形態例に係る力覚付与型入力装置の構成図である。実施形態例に係る操作部の回転角度と操作部に付与されるモータトルクとの関係を示すグラフ図である。実施形態例に係る制御部の制御フローを示すフローチャートである。従来例に係る力覚付与型入力装置の機構部分の構成図である。従来例に係る操作部の回転角度と操作部に付与されるモータトルクとの関係を示すグラフ図である。

符号の説明

１モータ
１ａモータ軸
２操作部
３角度検出手段
４表示装置
５制御部

Claims

回転操作される操作部と、前記操作部の回転角度を検出する角度検出手段と、前記操作部に回転力を付与するモータと、前記角度検出手段から出力される検出信号に基づいて計算される回転角度に応じて前記モータの駆動信号と電気機器の操作信号とを生成する制御部とを備え、前記操作部が前記電気機器の操作範囲を超えて操作されたとき、前記制御部から出力される前記駆動信号に基づいて前記操作部を前記電気機器の操作範囲の限界点まで戻す方向に前記モータを駆動する力覚付与型入力装置であって、
前記制御部は、前記操作部が前記電気機器の操作範囲を超えて操作され、かつその後に同一方向への前記操作部の操作が停止されたとき、前記検出信号に基づいて計算された現在の回転角度を前記限界点から現在の回転角度の手前までの所定の回転角度に置き換えることを特徴とする力覚付与型入力装置。
前記所定の回転角度は、前記操作部に復帰力が付与される回転角度に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の力覚付与型入力装置。
前記所定の回転角度は、前記現在の回転角度で前記操作部に付与される復帰力と同じ復帰力が付与される回転角度に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の力覚付与型入力装置。