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WO2019017008A1 - 入力装置 - Google Patents

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Publication number
WO2019017008A1
WO2019017008A1 PCT/JP2018/012271 JP2018012271W WO2019017008A1 WO 2019017008 A1 WO2019017008 A1 WO 2019017008A1 JP 2018012271 W JP2018012271 W JP 2018012271W WO 2019017008 A1 WO2019017008 A1 WO 2019017008A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
finger
vibration
operation surface
control unit
input device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2018/012271
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
智英 宇佐美
徹也 登丸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Publication of WO2019017008A1 publication Critical patent/WO2019017008A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G1/00—Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
    • G05G1/02—Controlling members for hand actuation by linear movement, e.g. push buttons
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/03—Means for enhancing the operator's awareness of arrival of the controlling member at a command or datum position; Providing feel, e.g. means for creating a counterforce
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means

Definitions

  • the present disclosure relates to an input device that enables an input operation with a finger of an operator, such as a touch pad or a touch panel.
  • Patent Document 1 As a conventional input device, for example, the one described in Patent Document 1 is known.
  • the input device (electronic device) disclosed in Patent Document 1 includes a contact surface with which the finger of the operator contacts, a housing that supports the contact surface, and a drive device that moves the contact surface with respect to the housing. Then, the contact surface is moved by the drive device based on the position information of the finger.
  • the contact surface is moved in the direction opposite to the movement direction of the finger to apply resistance to the finger, and by moving the contact surface in the same direction as the movement direction of the finger, the pull-in force (induction Power) is given.
  • An object of the present disclosure is to provide an input device capable of obtaining a stable retraction force even when the retraction direction with respect to the fingertip direction on the operation surface is different.
  • An input device performs an input to a predetermined device according to a detection unit that detects an operation state of an operator's finger on an operation surface on the operation side and an operation state detected by the detection unit.
  • a control unit and a drive unit that vibrates the operation surface in a direction in which the operation surface expands.
  • the control unit When the finger is in contact with the operation surface, the control unit generates, on the operation surface, vibration reciprocating in the direction of the movement destination of the finger estimated from the operation state of the detection unit with respect to the drive unit.
  • the control unit performs the vibration control.
  • the magnitude of the speed or acceleration of the vibration on the forward path side or the return path side is changed according to the retraction direction by the retraction force of the finger in the finger tip direction on the operation surface.
  • vibrations having different speeds or accelerations are generated on the forward travel side and the backward travel side in the direction of the movement destination of the finger on the operation surface.
  • the direction in which the velocity or acceleration of vibration is large slippage occurs between the operation surface and the operation body, and the finger does not easily follow the movement of the operation surface according to the law of inertia and is left behind at that position. It becomes a form to be
  • the frictional force between the operation surface and the finger acts, and according to the law of inertia, it is easy for the finger to act with the movement of the operation surface.
  • the finger is drawn in a direction in which the pulling force is generated in the direction in which the speed or acceleration of the vibration is small.
  • the amount of retraction (tactile sense of retraction) given to the finger may differ depending on the retraction direction with respect to the fingertip direction on the operation surface.
  • the control unit when performing the vibration control, changes the magnitude of the speed or acceleration of the vibration on the forward path side or the return path side according to the pulling direction with respect to the fingertip direction on the operation surface. As a result, even when the direction of retraction with respect to the fingertip direction is different, the retraction force can be made equal, and a stable retraction force can be obtained.
  • FIG. 1 is an explanatory view showing a mounted state of an input device in a vehicle
  • FIG. 2 is a block diagram showing an input device in the first embodiment
  • FIG. 3 is a flowchart showing control contents performed by the control unit
  • FIG. 4A is an explanatory view showing how a finger operation in one axial direction is performed.
  • FIG. 4B is an explanatory view showing how a finger operation in one axial direction is performed.
  • FIG. 5A is an explanatory view showing how a finger operation in an oblique direction (biaxial direction) is performed.
  • FIG. 5B is an explanatory view showing how a finger operation is performed in an oblique direction (biaxial direction).
  • FIG. 6 is an explanatory view showing each pulling direction with respect to the finger in the first embodiment
  • FIG. 7 is an explanatory view showing the procedure for changing the standard vibration pattern according to each pulling direction
  • FIG. 8 is an explanatory view showing the procedure for changing the vibration acceleration
  • FIG. 9A is an explanatory view showing a relationship between each pulling direction to the finger in the second embodiment and a vibration pattern to be applied
  • FIG. 9B is an explanatory view showing a relationship between each pulling direction to a finger in the second embodiment and a vibration pattern to be applied
  • FIG. 9A is an explanatory view showing a relationship between each pulling direction to a finger in the second embodiment and a vibration pattern to be applied
  • FIG. 9B is an explanatory view showing a relationship between each pulling direction to a finger in the second embodiment and a vibration pattern to be applied
  • FIG. 10A is an explanatory view showing the procedure for setting the fingertip direction based on the change in capacitance
  • FIG. 10B is an explanatory view showing a procedure for setting the fingertip direction based on the change in capacitance
  • FIG. 10C is an explanatory view showing the procedure for setting the fingertip direction based on the change in capacitance
  • FIG. 11A is an explanatory view showing a procedure for setting a fingertip direction based on a fingerprint
  • FIG. 11B is an explanatory view showing a procedure for setting the fingertip direction based on the fingerprint
  • FIG. 11C is an explanatory view showing a procedure for setting the fingertip direction based on the fingerprint
  • FIG. 12 is an explanatory view showing an operation surface using a photosensor as a touch sensor
  • FIG. 13A is an explanatory view showing a procedure for setting a fingertip direction by a photo sensor
  • FIG. 13B is an explanatory view showing a procedure for setting the fingertip direction by the photo sensor
  • FIG. 13C is an explanatory view showing a procedure for setting the fingertip direction by the photo sensor
  • FIG. 14 is an explanatory view showing an operation surface using a camera
  • FIG. 15A is an explanatory view showing a procedure for setting a fingertip direction based on a camera image
  • FIG. 15B is an explanatory view showing a procedure for setting the fingertip direction based on the camera image
  • FIG. 15C is an explanatory view showing the procedure for setting the fingertip direction based on the camera image
  • FIG. 16 is an explanatory view showing that the amount of retraction changes according to the direction of retraction with respect to the fingertip direction.
  • the load transmitted to the finger changes in accordance with the finger tip direction on the operation surface and the pulling-in direction of the finger.
  • the movable range of the finger joints in each case also changes. Therefore, if the vibration pattern applied to the operation surface is constant, there is a possibility that the amount of retraction (the tactile sense of retraction) given to the finger may differ.
  • the amount of retraction is smaller when the finger is retracted in the depth direction (fingertip direction) than when the finger is retracted in the left and right direction, and the finger is in the front direction
  • the amount of retraction increases, and variation in the amount of retraction occurs.
  • An object of the present disclosure is to provide an input device capable of obtaining a stable retraction force even when the retraction direction with respect to the fingertip direction on the operation surface is different.
  • the input device 100 of the present embodiment is applied to, for example, a remote control device for operating the navigation device 50.
  • the input device 100 is mounted on the vehicle 10 together with the navigation device 50.
  • the navigation device 50 corresponds to the predetermined device of the present disclosure.
  • the navigation device 50 is a route guidance system that displays current position information of the vehicle on a map, traveling direction information, guidance information to a destination desired by the operator, and the like. As shown in FIG. 1, the navigation device 50 has a liquid crystal display 51 as a display unit. The liquid crystal display 51 is disposed at the center of the instrument panel 13 of the vehicle 10 in the vehicle width direction, so that the display screen 52 can be viewed by the operator.
  • the navigation device 50 is formed separately from the input device 100, and is set at a position away from the input device 100.
  • the navigation device 50 and the input device 100 are connected by, for example, a Controller Area Network bus (CAN bus (registered trademark)).
  • CAN bus Controller Area Network bus
  • the position of the vehicle on the map is displayed, and various operation buttons 52a for enlarged display, reduced display of the map, destination guide setting, etc. are displayed.
  • the operation button 52a is a so-called operation icon.
  • a pointer 52b designed in an arrow shape is displayed so as to correspond to the position of the finger F of the operator on the operation unit 110 (operation surface 111) described later. There is.
  • the input device 100 is provided at a position adjacent to the armrest 12 at the center console 11 of the vehicle 10, and is disposed in a range easily accessible by the operator.
  • the input device 100 includes an operation unit 110, a drive unit 120, a control unit 130, and the like.
  • the operation unit 110 forms a so-called touch pad, and is a part that performs an input operation on the navigation device 50 with the finger F of the operator.
  • the operation unit 110 includes an operation surface 111, a touch sensor 112, and the like.
  • the operation surface 111 is exposed to the operator at a position adjacent to the armrest 12 and is a flat portion where the operator performs a finger operation. For example, a material or the like that improves the slip of the finger over the entire surface is provided It is formed by The operator's finger operation on the operation surface 111 is set to allow input for operation (selection, depression determination, etc.) on various operation buttons 52 a displayed on the display screen 52.
  • the operation button 52 a on the display screen 52 corresponds to “the movement destination of the operation object estimated from the operation state” on the operation surface of the present disclosure.
  • the operation surface 111 is, for example, quadrilateral (rectangular) and forms a horizontal surface. Therefore, FIGS. 4A to 6 are drawings in plan view (drawings looking from the top to the bottom).
  • a pair of opposing sides of the quadrangle faces the width direction of the vehicle 10, and the other two opposing sides face the front-rear direction of the vehicle 10.
  • the side closer to the operator is hereinafter referred to as the reference side 111a
  • the side facing the reference side 111a is referred to as the opposite side 111b (FIG. 6).
  • the reference side 111 a corresponds to the side on the operator side of the operation surface in the present disclosure.
  • the touch sensor 112 is, for example, a capacitance type detection unit provided on the back surface side of the operation surface 111.
  • the touch sensor 112 is formed in a rectangular flat plate shape, and is configured to detect an operation state of the sensor surface by the finger F of the operator.
  • the touch sensor 112 is an electrode extending along the x-axis direction (FIGS. 4A, 4B, 5A, 5B) on the operation surface 111 and the y-axis direction (FIGS. 4A, 4B, 5A, 5B). It is formed by arranging the electrodes extending along in a grid shape. Each of these electrodes is connected to a control unit 130 described later.
  • Each electrode is configured to generate an electrostatic capacitance (a predetermined electrostatic capacitance value) at the position of the finger F of the operator in proximity to the sensor surface (in the operating position coordinates), and the generated electrostatic capacitance Signal (sensitivity value) is output to the control unit 130.
  • the sensor surface is covered by an insulating sheet made of an insulating material.
  • the touch sensor 112 is not limited to the capacitance type, and various types such as other pressure-sensitive types can be used.
  • the operation surface 111 and the touch sensor 112 are supported by a housing.
  • the housing is disposed, for example, inside the center console 11.
  • the driving unit 120 vibrates the operation surface 111 in the expansion direction of the operation surface 111 in two axial directions of x and y axes, and is provided on at least one of four sides of the operation surface 111.
  • the drive unit 120 is connected to a control unit 130 described later, and the control unit 130 controls vibration generation.
  • the driving unit 120 generates vibration in one axial direction (x-axis direction or y-axis direction) on the operation surface 111 by validating vibration in only one axial direction among the two axial directions. By simultaneously making vibration in two axial directions effective, it is possible to generate an oblique vibration in which both vibrations are combined on the operation surface 111.
  • the drive unit 120 can operate so that the speed or acceleration of the vibration is different between the forward pass and the return pass of the reciprocating vibration.
  • the drive unit 120 for example, a solenoid, an electromagnetic actuator such as a voice coil motor, or a vibrator such as piezo, or a combination of a vibrator and a spring can be used.
  • the driving unit 120 is formed by providing one vibrating body on at least one of the four sides around the operation surface 111. be able to.
  • the drive unit 120 may be provided by providing one vibrator (two in total) on two adjacent side portions around the operation surface 111. Can be formed.
  • the drive unit 120 can be formed by providing a combination of a vibrating body in one axial direction and a spring on opposing side portions and providing two sets of vibration directions orthogonal to each other.
  • the control unit 130 includes a CPU, a RAM, a storage medium, and the like. From the signal obtained from the touch sensor 112, the control unit 130 sets the contact position of the finger F on the operation surface 111 (the position of the pointer 52b on the display screen 52) as the operation state of the operator's finger F, various operation buttons 52a The direction from the operator's finger F (pointer 52b) to the closest operation button 52a and the distance from the operator's finger F (pointer 52b) to the closest operation button 52a are acquired.
  • control unit 130 acquires, as an operation state, the presence or absence of the pressing operation at the position corresponding to the operation button 52 a on the operation surface 111. Then, the control unit 130 controls the generation state of the vibration by the drive unit 120 according to the operation state.
  • the configuration of the input device 100 according to the present embodiment is as described above, and the operation and effect will be described below with reference to FIGS. 3 to 8.
  • step S100 illustrated in FIG. 3 the control unit 130 determines whether the operator's finger F touches (touches) the operation surface 111 based on a signal obtained from the touch sensor 112. The control unit 130 repeats S100 if it determines no, and proceeds to S110 if it determines affirmative.
  • FIGS. 4A, 4B, 5A and 5B when the operator's finger F is touched on the operation surface 111, the display of the pointer 52b on the display screen 52 is enabled, and the operation surface 111 is displayed. The pointer 52 b is displayed on the display screen 52 so as to correspond to the position of the finger F of the operator above.
  • the control unit 130 determines whether the finger F of the operator is selecting any of the operation buttons 52a among various operation buttons. The control unit 130 determines that the position of the finger F of the operator is in a position overlapping with any of the operation buttons 52a (Yes) and determines that the position of the finger F of the operator is any of the operation buttons 52a. It is determined that it is not in selection (No) if it is a position not overlapping with.
  • control unit 130 estimates the operation button 52a to which the finger F is to be moved from the operation state of the finger F of the operator.
  • the operation button 52a closest to the current position of the finger F is estimated as the operation button 52a of the movement destination.
  • the control unit 130 sets a vector from the position of the pointer 52b on the display screen 52 (the position of the operator's finger F on the operation surface 111) to the position of the operation button 52a at which the operator's finger F tries to move. calculate.
  • the control unit 130 determines the distance between the position of the pointer 52b and the position of the operation button 52a (the length of the vector) and the direction (direction of the vector) from the position of the pointer 52b to the position of the operation button 52a. calculate.
  • the control unit 130 sets a standard vibration pattern for generating a pull-in force in the direction of the calculated vector (vibration control in the present disclosure), and the finger direction of the finger F (fingertip-arm direction axis) And the pull-in direction (vector direction), and change the standard vibration pattern (change the speed or acceleration of the vibration) according to the pull-in direction.
  • the control unit 130 first sets vibration that reciprocates in the direction of the calculated vector (the direction of the movement destination of the finger F) as a standard vibration pattern. For example, as shown in FIGS. 4A and 4B, the control unit 130 determines that vibration along the axial direction is made as shown in FIG. 4A and FIG. Set In addition, when the vector is inclined with respect to two axes, the control unit 130 sets the vibration in the oblique direction obtained by combining the two axial directions as illustrated in FIGS. 5A and 5B.
  • the control unit 130 sets the vibration speed or acceleration to be different between the forward path side and the return path side of the reciprocating vibration.
  • the forward path side is the direction in which the operator's finger F tends to move
  • the control unit 130 indicates that the speed or acceleration on the forward path side is greater than the return path side, as shown by the solid line in the waveform example in FIG. Set the standard vibration pattern to be smaller.
  • acceleration is shown as an example of vibration control.
  • the vibration control in the operation surface 111, vibrations having different speeds or accelerations are generated on the forward path side and the return path side in the direction of the operation button 52a to which the finger F is to be moved.
  • the direction in which the velocity or acceleration of vibration is large slippage occurs between the operation surface 111 and the finger F, and according to the law of inertia, the finger F hardly follows the movement of the operation surface 111 and remains at that position. It becomes a form that is
  • the frictional force between the operation surface 111 and the finger F acts, and the finger F is moved along with the movement of the operation surface 111 according to the law of inertia.
  • the force becomes easy to work, and in general, the finger F is drawn in a direction in which the speed or acceleration of the vibration is small (in this case, the forward path side).
  • control unit 130 sets a changed vibration pattern in which the magnitude of the velocity or the acceleration in the standard vibration pattern is changed according to the drawing direction by the drawing force with respect to the fingertip direction.
  • the modified vibration pattern is indicated by a broken line in the waveform example in FIG.
  • the setting procedure of the change vibration pattern is as follows. First, as the finger tip direction of the finger F with respect to the operation surface 111 (the direction in which the tip end side of the finger F faces), the control unit 130 performs an operation in a direction orthogonal to the reference side 111 a of the operation surface 111 as shown in FIG. It is determined in advance that the direction (the opposite side 111b side) is away from the person. That is, it is assumed that the finger tip direction at the time of finger operation is generally directed to the traveling direction of the vehicle 10.
  • the control unit 130 defines, for example, the following eight directions in advance as the retraction direction by the retraction force acting on the finger F.
  • Eight directions are a back direction (finger tip direction), a right oblique back direction, a right direction, a right oblique front direction, a near direction (arm side direction), a left oblique front direction, a left direction, and a left oblique back direction.
  • Each direction is defined to line up in the circumferential direction with a predetermined angle range (for example, a range of about 45 degrees).
  • the control unit 130 sets a change vibration pattern (indicated by a broken line) in accordance with each pull-in direction.
  • the control unit 130 reduces the velocity or acceleration on the forward path side in the standard vibration pattern by a first predetermined amount, and the velocity or acceleration on the return path side
  • the value is set larger by one predetermined amount ((a) in FIG. 7).
  • the control unit 130 reduces the speed or acceleration on the forward path side in the standard vibration pattern by a second predetermined amount and returns on the return path side.
  • the velocity or acceleration is set to be larger by a second predetermined amount ((b) in FIG. 7).
  • the second predetermined amount is a value set smaller than the first predetermined amount.
  • control unit 130 uses the standard vibration pattern as it is without changing it ((c) in FIG. 7).
  • the control unit 130 increases the velocity or acceleration on the forward path side in the standard vibration pattern by a second predetermined amount, and returns on the return path side.
  • the velocity or acceleration is set to be smaller by a second predetermined amount ((d) in FIG. 7).
  • the control unit 130 increases the velocity or acceleration on the forward path side in the standard vibration pattern by a first predetermined amount, and the velocity or acceleration on the return path side It is set smaller by one predetermined amount ((e) in FIG. 7). As a result, the slippage on the return path side is reduced, and the force to be moved to the forward path side is less likely to work, and the pull-in force is reduced.
  • the speed or acceleration of the vibration can be increased, and by reducing the amplitude of the vibration, the speed or acceleration of the vibration can be reduced.
  • the frequency of vibration the speed or acceleration of vibration can be increased, and by decreasing the frequency of vibration, the speed or acceleration of vibration can be reduced.
  • the duty ratio the velocity or acceleration on the return side can be increased, and the velocity or acceleration on the forward side can be reduced.
  • the control unit 130 drives the drive unit 120 so as to have a vibration pattern (standard vibration pattern or changed vibration pattern) set according to the pulling-in direction with respect to the fingertip direction to operate the operation surface 111. Vibrate.
  • control unit 130 repeats S100 to S140 until the operation button 52a desired by the operator is selected by the finger F of the operator (Yes in S110).
  • control unit 130 determines in S150 whether or not the pressing operation on the operation button 52a has been performed.
  • the pressing operation is an operation that indicates the selection and determination of the operation button 52 a by the operator, and is performed by the operator pressing the finger F at the position corresponding to the operation button 52 a on the operation surface 111. If affirmation determination is carried out by S150, control part 130 will perform pushing determination processing by S160. That is, an instruction corresponding to the operation button 52 a is issued to the navigation device 50. If a negative determination is made in S150, the process returns to S100.
  • the control unit 130 generates a vibration (click feeling vibration) for giving a click feeling to the finger F of the operator.
  • the vibration for pulling in at S140 the driving unit 120 is diverted and the driving unit 120 is vibrated singly so that it can be recognized that the operator has performed a pushing operation.
  • the control unit 130 executes vibration control, the speed or acceleration of the vibration on the forward path or the return path according to the pulling direction of the finger F on the operation surface 111 with respect to the fingertip direction. Change the size of (Change vibration pattern setting). As a result, even when the direction of retraction with respect to the fingertip direction is different, the retraction force can be made equal, and a stable retraction force can be obtained.
  • the control unit 130 sets the retraction direction to be smaller in the speed or acceleration of the vibration on the outgoing path side if it is on the fingertip direction side, and the retraction direction is on the opposite side to the fingertip direction.
  • the pull-in force can be made equal by making the speed or acceleration of the vibration larger (the details are the contents described in FIG. 7).
  • control unit 130 sets the direction of the fingertip orthogonal to the reference side 111 a on the operator side of the operation surface 111, as a direction away from the operator. That is, by assuming that the fingertip direction at the time of finger operation is generally directed to the traveling direction of the vehicle 10, detection of the actual fingertip direction can be omitted, and the control load can be lightened.
  • control unit 130 acquires a pressing operation on the operation surface 111 as an operation state from the touch sensor 112 (S150), unlike the vibration for pulling in on the driving unit 120, the finger F of the operator On the other hand, a click feeling vibration giving a click feeling is generated (S170). As a result, the driver 120 can be diverted to allow the operator to recognize the selection / determination operation.
  • the second embodiment is shown in FIGS. 9A, 9B, 10A, 10B and 10C.
  • the second embodiment detects the actual posture of the finger F on the operation surface 111 as one of the operation states in the first embodiment, and sets the fingertip direction based on the posture of the finger F.
  • the control unit 130 detects the posture of the finger F as a change region of the capacitance obtained by the touch sensor 112 (capacitance sensor), With respect to the reference side 111 a of the operation surface 111 in the longitudinal direction of the change region, the side far from the operator is set as the fingertip direction.
  • the control unit 130 is a side (opposite to the reference side 111 a of the elongated region The direction to be the side 111 b) is set as the fingertip direction.
  • the control unit 130 performs the first operation with respect to the retraction direction when retracting to the operation button 52a. Similar to the embodiment, for example, the retraction directions in eight directions are defined.
  • FIG. 9A shows a case where the pull-in direction is a diagonally right back direction with respect to the actual fingertip direction.
  • FIG. 9A shows a case where the pull-in direction is a diagonally right back direction with respect to the actual fingertip direction.
  • FIG. 9A shows a case where the pull-in direction is a diagonally right back direction with respect to the actual fingertip direction.
  • FIG. 9A shows a case where the pull-in direction is a diagonally right back direction with respect to the actual fingertip direction.
  • FIG. 9A is rightward
  • FIG. 9A is obliquely rightward
  • FIG. 9A indicates the left direction
  • FIG. 9B indicates the diagonally backward left direction
  • FIG. 9B indicates the pull-in direction toward the near side.
  • FIGS. 9A and 9B are rotationally moved by an amount that the actual finger tip direction deviates on the operation surface 111 with respect to the pull-in direction of the simple setting described in FIG.
  • the control unit 130 controls the vibration pattern according to the fingertip direction and the retraction direction set in FIGS. 9A, 9B, 10A, 10B, and 10C in S130 and S140 of FIG. 3 described in the first embodiment. Do.
  • control unit 130 sets the fingertip direction based on the actual posture of the finger F, and changes the vibration pattern according to the pulling direction with respect to the set fingertip direction. Highly accurate control of the amount of retraction (equalization) is possible.
  • the control unit 130 detects the posture of the finger F as a fingerprint of a finger based on a change in capacitance obtained by the touch sensor 112 (capacitance sensor), and generates a fingerprint.
  • the direction which is the side farther from the operator is set as the fingertip direction.
  • the touch sensor 112 may be replaced with a photosensor 112a. Then, as shown in FIG. 13A, FIG. 13B, and FIG. 13C, the control unit 130 detects the posture of the finger F as the finger area obtained by the photo sensor 112a, and in the longitudinal direction of the finger area With respect to the reference side 111a, the direction that is the side farther from the operator (the opposite side 111b side) is set as the fingertip direction.
  • the touch sensor 112 may be replaced with a camera 113 as an imaging unit. Then, as shown in FIG. 15A, FIG. 15B, and FIG. 15C, the control unit 130 detects the posture of the finger F as an image of the finger F obtained by the camera 113 and Set as.
  • the control unit 130 moves the operation button 52a closest to the current position of the finger F when estimating the operation button 52a to which the finger F is to be moved from the operation state of the finger F of the operator. It was estimated as the previous operation button 52a. However, without being limited to this, for example, the operation button 52a which is frequently used by the operator during a predetermined period in the past may be estimated as the operation button 52a which is the movement destination. Alternatively, the operation button 52a located ahead of the operator's finger F at the current time may be estimated as the operation button 52a to be the movement destination.
  • a pull-in force is generated on the operation button 52a side with respect to the finger F of the operator approaching the operation button 52a, but in addition to this, the finger F of the operator is the operation button
  • a pull-in force toward the operation button 52a may be generated.
  • vibration is generated in a direction in which the operator's finger F moves away from the operation button 52a, and the direction of separation is the forward path side, and the opposite direction is the return path side. Should be smaller than on the outgoing side.
  • the operation unit 110 is a so-called touch pad type, but the present invention is not limited to this, and a so-called touch panel type in which the display screen 52 of the liquid crystal display 51 is transmitted and visually recognized on the operation surface 111 Is also applicable.
  • the navigation apparatus 50 as a target (predetermined apparatus) of the input control by the input apparatus 100, it is not limited to this, It is such as an air conditioner for vehicles, or an audio apparatus for vehicles It can be applied to other devices.
  • the navigation device 50 corresponds to an example of a predetermined device of the present disclosure.
  • the liquid crystal display 51 corresponds to an example of the display unit of the present disclosure.
  • the operation button 52a corresponds to an example of a moving destination of the present disclosure.
  • the touch sensor 112, the photosensor 112a, and the camera 113 correspond to an example of a detection unit of the present disclosure.
  • each step is expressed as S100, for example.
  • each step may be divided into multiple sub-steps, while multiple steps may be combined into one step.

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Abstract

入力装置は、操作側となる操作面（１１１）に対する操作者の指（Ｆ）の操作状態を検出する検出部（１１２）と、検出部によって検出される操作状態に応じて、所定の機器（５０）に対する入力を行う制御部（１３０）と、操作面の拡がる方向に操作面を振動させる駆動部（１２０）と、を備える。指が操作面に接触しているときに、駆動部に対して制御部が、検出部による操作状態から推定される指の移動先（５２ａ）の方向に往復する振動を操作面に発生させると共に、往復する振動の往路側と復路側とで振動の速度あるいは加速度が異なるように振動制御することで、指に対して引込み力を発生させる。制御部は、振動制御を実行する際に、操作面上における指の指先方向に対する引込み力による引込み方向に応じて、往路側あるいは復路側における振動の速度あるいは加速度の大きさを変更する。

Description

入力装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１７年７月１７日に出願された日本国特許出願２０１７－１３８６６８号に基づくものであり、ここにその記載内容を参照により援用する。
　本開示は、タッチパッドやタッチパネルのように、操作者の指による入力操作を可能とする入力装置に関するものである。
　従来の入力装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の入力装置（電子機器）は、操作者の指が接触する接触面と、接触面を支持する筐体と、筐体に対して接触面を移動させる駆動装置とを備えている。そして、指の位置情報をもとに、駆動装置によって接触面が移動されるようになっている。
　これにより、指の移動方向に対して逆方向に接触面を移動させることで、指に対して抗力を与え、また指の移動方向と同一方向に接触面を移動させることで、引き込み力（誘導力）を与えるようになっている。
ＪＰ２０１６－１８４４２８　Ａ
　本開示は、操作面上における指先方向に対する引込み方向が異なる場合であっても、安定的な引込み力が得られる入力装置を提供することを目的とする。
　本開示の一態様による入力装置は、操作側となる操作面に対する操作者の指の操作状態を検出する検出部と、検出部によって検出される操作状態に応じて、所定の機器に対する入力を行う制御部と、操作面の拡がる方向に操作面を振動させる駆動部と、を備える。指が操作面に接触しているときに、駆動部に対して制御部が、検出部による操作状態から推定される指の移動先の方向に往復する振動を操作面に発生させると共に、往復する振動の往路側と復路側とで振動の速度あるいは加速度が異なるように振動制御することで、操作体に対して引込み力を発生させる入力装置において、制御部は、振動制御を実行する際に、操作面上における指の指先方向に対する引込み力による引込み方向に応じて、往路側あるいは復路側における振動の速度あるいは加速度の大きさを変更する。
　本開示の構成によれば、制御部によって、振動制御が実行されると、操作面において、指の移動先の方向に往路側と復路側とで、速度あるいは加速度が異なる振動が発生される。振動の速度あるいは加速度が大きい方向においては、操作面と操作体との間に滑りが発生して、慣性の法則によって、指は、操作面の動きに追従しにくく、その位置に取り残される（置いていかれる）形となる。逆に、振動の速度あるいは加速度が小さい方向においては、操作面と指との間の摩擦力が作用して、慣性の法則によって、指には、操作面の動きと共に移動される力が働きやすくなり、総じて指は、振動の速度あるいは加速度が小さい方向に引込み力が発生されて引込まれる形となる。
　振動制御を実行することで、小さな可動領域で、振動の速度あるいは加速度が小さい側に効果的な引込み力を得ることができる。したがって、従来技術のように、指の移動量が大きい場合に、これに応じて接触面の移動量も大きくしなければならないといった問題を無くすことができる。
　ここで、操作面に指が触れる際に、操作面上における指先方向に対する引込み方向に応じて、指に与えられる引込み量（引込みの触覚）が異なる場合があった。
　本開示では、制御部は、振動制御を実行する際に、操作面上における指先方向に対する引込み方向に応じて、往路側あるいは復路側における振動の速度あるいは加速度の大きさを変更する。これにより、指先方向に対する引込み方向が異なる場合であっても、引込み力を同等にすることができ、安定的な引込み力を得ることが可能となる。
　本開示についての上記および他の目的、特徴や利点は、添付図面を参照した下記詳細な説明から、より明確になる。添付図面において、
図１は、車両における入力装置の搭載状態を示す説明図であり、 図２は、第１実施形態における入力装置を示すブロック図であり、 図３は、制御部が行う制御内容を示すフローチャートであり、 図４Ａは、１軸方向への指操作が行われる様子を示す説明図であり、 図４Ｂは、１軸方向への指操作が行われる様子を示す説明図であり、 図５Ａは、斜め方向（２軸方向）への指操作が行われる様子を示す説明図であり、 図５Ｂは、斜め方向（２軸方向）への指操作が行われる様子を示す説明図であり、 図６は、第１実施形態における指に対する各引込み方向を示す説明図であり、 図７は、各引込み方向に応じて標準振動パターンを変更する際の要領を示す説明図であり、 図８は、振動加速度を変更する際の要領を示す説明図であり、 図９Ａは、第２実施形態における指への各引込み方向と、適用する振動パターンとの関係を示す説明図であり、 図９Ｂは、第２実施形態における指への各引込み方向と、適用する振動パターンとの関係を示す説明図であり、 図１０Ａは、静電容量変化に基づいて指先方向を設定する要領を示す説明図であり、 図１０Ｂは、静電容量変化に基づいて指先方向を設定する要領を示す説明図であり、 図１０Ｃは、静電容量変化に基づいて指先方向を設定する要領を示す説明図であり、 図１１Ａは、指紋に基づいて指先方向を設定する要領を示す説明図であり、 図１１Ｂは、指紋に基づいて指先方向を設定する要領を示す説明図であり、 図１１Ｃは、指紋に基づいて指先方向を設定する要領を示す説明図であり、 図１２は、タッチセンサとしてフォトセンサを用いた操作面を示す説明図であり、 図１３Ａは、フォトセンサによって指先方向を設定する要領を示す説明図であり、 図１３Ｂは、フォトセンサによって指先方向を設定する要領を示す説明図であり、 図１３Ｃは、フォトセンサによって指先方向を設定する要領を示す説明図であり、 図１４は、カメラを用いた操作面を示す説明図であり、 図１５Ａは、カメラ画像に基づいて指先方向を設定する要領を示す説明図であり、 図１５Ｂは、カメラ画像に基づいて指先方向を設定する要領を示す説明図であり、 図１５Ｃは、カメラ画像に基づいて指先方向を設定する要領を示す説明図であり、 図１６は、指先方向に対する引込み方向に応じて、引込み量が変化することを示す説明図である。
　特許文献１の入力装置では、指の移動量が大きい場合では、これに応じて接触面の移動量も大きくする必要が生ずる。したがって、筐体において接触面の可動範囲を大きくとる必要が生じ、筐体の大型化を招き、現実性に欠けるものとなってしまう。
　そこで、本願発明者らは、先の出願（特願２０１７－４４１９６）において、指の移動先の方向に往復する振動を操作面に発生させると共に、往復する振動の往路側と復路側とで振動の速度あるいは加速度が異なるように制御する入力装置を提案した。
　この入力装置においては、振動の速度あるいは加速度が大きい方向においては、操作面と指との間に滑りが発生して、慣性の法則によって、指は、操作面の動きに追従しにくく、その位置に取り残される形となる。逆に、振動の速度あるいは加速度が小さい方向においては、操作面と指との間の摩擦力が作用して、慣性の法則によって、指には、操作面の動きと共に移動される力が働きやすくなる。
　これにより、小さな可動領域で、振動の速度あるいは加速度が小さい側に効果的な引込み力を得ることができるようにし、従来技術のように、操作体の移動量が大きい場合に、これに応じて接触面の移動量も大きくしなければならないといった問題を解消するようにした。
　しかしながら、操作面に指が触れる際に、操作面上における指先方向、および指の引込まれる方向に応じて、指に伝達される荷重が変化する。また、それぞれの場合での指の関節における可動範囲も変化する。よって、操作面に付加される振動パターンが一定であると、指に与えられる引込み量（引込みの触覚）が異なるおそれがあった。
　例えば、図１６に示すように、指が左右方向に引込まれる場合に比べて、指が奥行き方向（指先方向）へ引込まれる場合であると引込み量は少なくなり、また、指が手前方向へ引込まれる場合であると引込み量が多くなり、引込み量にバラツキが発生する。
　本開示は、操作面上における指先方向に対する引込み方向が異なる場合であっても、安定的な引込み力が得られる入力装置を提供することを目的とする。
　以下に、 図面を参照しながら本開示を実施するための複数の実施形態を説明する。
　（第１実施形態）
　第１実施形態の入力装置１００を図１～図８に示す。本実施形態の入力装置１００は、例えば、ナビゲーション装置５０を操作するための遠隔操作デバイスに適用したものである。入力装置１００は、ナビゲーション装置５０と共に、車両１０に搭載されている。ナビゲーション装置５０は、本開示の所定の機器に対応する。
　ナビゲーション装置５０は、地図上における自車の現在位置情報、進行方向情報、あるいは操作者の希望する目的地への案内情報等を表示する航路誘導システムである。図１に示すように、ナビゲーション装置５０は、表示部としての液晶ディスプレイ５１を有している。液晶ディスプレイ５１は、車両１０のインストルメントパネル１３の車両幅方向の中央部に配置されて、表示画面５２が操作者によって視認されるようになっている。
　ナビゲーション装置５０は、入力装置１００に対して別体で形成されており、入力装置１００から離れた位置に設定されている。ナビゲーション装置５０と入力装置１００とは、例えば、Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋバス（ＣＡＮバス（登録商標））によって接続されている。
　液晶ディスプレイ５１の表示画面５２には、地図上における自車位置が表示されると共に、地図の拡大表示、縮小表示、および目的地案内設定等のための各種操作ボタン５２ａが表示されるようになっている（図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ）。操作ボタン５２ａは、いわゆる操作アイコンと呼ばれるものである。また、表示画面５２には、後述する操作部１１０（操作面１１１）における操作者の指Ｆの位置に対応するように、例えば、矢印状にデザインされたポインタ５２ｂが表示されるようになっている。
　入力装置１００は、図１、図２に示すように、車両１０のセンターコンソール１１にて、アームレスト１２と隣接する位置に設けられ、操作者の手の届き易い範囲に配置されている。入力装置１００は、操作部１１０、駆動部１２０、および制御部１３０等を備えている。
　操作部１１０は、いわゆるタッチパッドを形成するものであり、操作者の指Ｆによって、ナビゲーション装置５０に対する入力操作を行う部位となっている。操作部１１０は、操作面１１１、およびタッチセンサ１１２等を有している。
　操作面１１１は、アームレスト１２と隣接する位置で操作者側に露出して、操作者が指操作を行う平面部となっており、例えば、表面全体にわたって指の滑りを良くする素材等が設けられることで形成されている。操作面１１１上における操作者の指操作により、表示画面５２に表示される各種操作ボタン５２ａに対する操作（選択、押込み決定等）のための入力ができるように設定されている。表示画面５２における操作ボタン５２ａは、本開示の操作面における「操作状態から推定される操作体の移動先」に対応する。
　操作面１１１は、例えば、四角形（矩形状）を成しており、水平な面を形成している。したがって、図４Ａ～図６は、平面視の図面（上から下に向けて見た図面）となっている。四角形の対向する一組の２辺は車両１０の幅方向を向き、対向する他の２辺は車両１０の前後方向を向いている。四角形の４辺のうち、操作者に近い側の辺を以下、基準辺１１１ａ、また、基準辺１１１ａと対向する辺を対向辺１１１ｂと呼ぶことにする（図６）。基準辺１１１ａは、本開示における操作面の操作者側となる辺に対応する。
　タッチセンサ１１２は、操作面１１１の裏面側に設けられた、例えば、静電容量式の検出部である。タッチセンサ１１２は、矩形の平板状に形成されており、センサ表面に対する操作者の指Ｆによる操作状態を検出するようになっている。
　タッチセンサ１１２は、操作面１１１上のｘ軸方向（図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ）に沿って延びる電極と、ｙ軸方向（図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ）に沿って延びる電極とが格子状に配列されることにより形成されている。これら各電極は、後述する制御部１３０と接続されている。
　各電極は、センサ表面に近接する操作者の指Ｆの位置で（操作位置座標で）、静電容量（所定の静電容量値）を発生させるようになっており、発生される静電容量の信号（感度値）が制御部１３０に出力されるようになっている。センサ表面は、絶縁材よりなる絶縁シートによって覆われている。尚、タッチセンサ１１２としては、静電容量式のものに限らず、他の感圧式等、各種タイプのものを使用することができる。
　操作面１１１およびタッチセンサ１１２は、筐体によって支持されている。筐体は、例えば、センターコンソール１１の内部に配置されている。
　駆動部１２０は、操作面１１１の拡がる方向に操作面１１１を、ｘ、ｙ軸の２軸方向に振動させるものであり、操作面１１１の周囲４辺の少なくとも１辺に設けられている。駆動部１２０は、後述する制御部１３０と接続されており、制御部１３０によって振動発生の制御がなされるようになっている。
　駆動部１２０は、２軸方向のうち、１軸方向のみの振動を有効にすることで、操作面１１１には１軸方向（ｘ軸方向、あるいはｙ軸方向）の振動を発生させ、また、２軸方向の振動を同時に有効にすることにより、操作面１１１には両振動を合成した斜め方向の振動を発生させることができるようになっている。
　また、駆動部１２０は、往復する振動の往路側と復路側とにおいて、振動の速度あるいは加速度が異なるように作動することができるようになっている。
　駆動部１２０としては、例えば、ソレノイド、ボイスコイルモータ等の電磁アクチュエータ、あるいはピエゾ等の振動体、更には、振動体とバネとが組み合わされたもの等を用いることができる。例えば、１つの振動体が２軸方向の振動を発生させるものであれば、操作面１１１の周囲４辺のうち少なくとも１つの辺部に１つの振動体を設けることで、駆動部１２０を形成することができる。あるいは、振動体が１軸方向のみの振動を発生させるものであれば、操作面１１１の周囲の隣合う２つの辺部にそれぞれ１つの振動体（合計２つ）を設けることで、駆動部１２０を形成することができる。あるいは、１軸方向の振動体とバネとの組合せを、対向する辺部に設けて、振動方向が直交するように２組設けることで駆動部１２０を形成することができる。
　制御部１３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、および記憶媒体等を有している。制御部１３０は、タッチセンサ１１２から得られる信号から、操作者の指Ｆの操作状態として、操作面１１１上における指Ｆの接触位置（表示画面５２上のポインタ５２ｂの位置）、各種操作ボタン５２ａのうち操作者の指Ｆ（ポインタ５２ｂ）から一番近い操作ボタン５２ａへの方向、および操作者の指Ｆ（ポインタ５２ｂ）から一番近い操作ボタン５２ａまでの距離等を取得する。
　加えて、制御部１３０は、操作状態として、操作面１１１上において、操作ボタン５２ａに相当する位置での押込み操作の有無等を取得する。そして、制御部１３０は、これらの操作状態に応じて駆動部１２０による振動の発生状態を制御するようになっている。
　本実施形態の入力装置１００の構成は以上のようになっており、以下、作動および作用効果について、図３～図８を加えて説明する。
　まず、制御部１３０は、図３に示すＳ１００で、タッチセンサ１１２から得られる信号によって、操作者の指Ｆが操作面１１１にタッチ（接触）しているか否かを判定する。制御部１３０は、否と判定すれば、Ｓ１００を繰り返し、肯定判定すれば、Ｓ１１０に移行する。尚、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂに示すように、操作者の指Ｆが操作面１１１にタッチされると、表示画面５２におけるポインタ５２ｂの表示が有効となって、操作面１１１上における操作者の指Ｆの位置に対応するように、ポインタ５２ｂが表示画面５２に表示される。
　次に、Ｓ１１０で、制御部１３０は、操作者の指Ｆが各種操作ボタンのうち、いずれかの操作ボタン５２ａを選択中か否かを判定する。制御部１３０は、操作者の指Ｆの位置がいずれかの操作ボタン５２ａに重なる位置にあると選択中（Ｙｅｓ）であると判定し、操作者の指Ｆの位置がいずれかの操作ボタン５２ａに重ならない位置であると選択中ではない（Ｎｏ）と判定する。
　尚、操作者の指Ｆがいずれかの操作ボタン５２ａを選択中ではないという状態は、いずれかの操作ボタン５２ａに対して操作者の指Ｆは離れた位置にあり、いずれかの操作ボタン５２ａに向けて移動されている状態を示す。制御部１３０は、Ｓ１１０で、否と判定すると、Ｓ１２０に移行する。
　Ｓ１２０では、制御部１３０は、操作者の指Ｆの操作状態から、指Ｆの移動先となる操作ボタン５２ａを推定する。ここでは、現在の指Ｆの位置から一番近い操作ボタン５２ａを移動先の操作ボタン５２ａとして推定する。
　そして、制御部１３０は、表示画面５２におけるポインタ５２ｂの位置（操作面１１１上の操作者の指Ｆの位置）から、操作者の指Ｆが移動しようとする操作ボタン５２ａの位置へのベクトルを算出する。ベクトル算出にあたって、制御部１３０は、ポインタ５２ｂの位置と操作ボタン５２ａの位置との距離（ベクトルの長さ）と、ポインタ５２ｂの位置から操作ボタン５２ａの位置に向かう方向（ベクトルの向き）とを算出する。
　次に、Ｓ１３０で、制御部１３０は、算出したベクトルの方向に引込み力を発生させるための標準振動パターンを設定する（本開示における振動制御）と共に、指Ｆの指先方向（指先－腕方向軸）と引込み方向（ベクトル方向）とを比較して、引込み方向に応じて、標準振動パターンを変更（振動の速度あるいは加速度の大きさを変更）する。
　即ち、制御部１３０は、まず、標準振動パターンとして、算出したベクトルの向き（指Ｆの移動先の方向）に往復する振動を設定する。例えば、制御部１３０は、ベクトルがｘｙの２軸方向のうち、いずれか一方の軸方向（例えばｙ軸方向）であると、図４Ａ、図４Ｂに示すように、その軸方向に沿う振動を設定する。また、制御部１３０は、ベクトルが２軸に対して傾いている場合であると、図５Ａ、図５Ｂに示すように、２軸方向の合成によって得られる斜め方向の振動を設定する。
　そして、制御部１３０は、往復する振動の往路側と復路側とで振動の速度あるいは加速度が異なるように設定する。ここでは、往路側は、操作者の指Ｆが移動しようとする方向としており、制御部１３０は、図７中の波形例における実線で示すように、復路側よりも往路側の速度あるいは加速度が小さくなるように標準振動パターンを設定する。尚、図７、図８では、振動の速度あるいは加速度のうち、一例として、加速度を振動の制御対象として示している。
　振動制御により、操作面１１１において、指Ｆの移動先となる操作ボタン５２ａの方向に往路側と復路側とで、速度あるいは加速度が異なる振動が発生される。振動の速度あるいは加速度が大きい方向においては、操作面１１１と指Ｆとの間に滑りが発生して、慣性の法則によって、指Ｆは、操作面１１１の動きに追従しにくく、その位置に取り残される（置いていかれる）形となる。逆に、振動の速度あるいは加速度が小さい方向においては、操作面１１１と指Ｆとの間の摩擦力が作用して、慣性の法則によって、指Ｆには、操作面１１１の動きと共に移動される力が働きやすくなり、総じて指Ｆは、振動の速度あるいは加速度が小さい方向（ここでは往路側）に引込み力が発生されて引込まれる形となる。
　よって、振動制御を実行することで、小さな可動領域で、振動の速度あるいは加速度が小さい側に効果的な引込み力を得ることができる。したがって、従来技術のように、操作体の移動量が大きい場合に、これに応じて接触面の移動量も大きくしなければならないといった問題を無くすことができる。
　更に、制御部１３０は、指先方向に対する引込み力による引込み方向に応じて、標準振動パターンにおける速度あるいは加速度の大きさを変更した変更振動パターンを設定する。変更振動パターンは、図７中の波形例において破線で示したものである。
　変更振動パターンの設定要領は、以下の通りである。まず、制御部１３０は、操作面１１１に対する指Ｆの指先方向（指Ｆの先端側が向く方向）としては、図６に示すように、操作面１１１の基準辺１１１ａに直交する方向のうち、操作者から離れていく側の方向（対向辺１１１ｂ側）と予め定めている。つまり、指操作される際の指先方向は、概ね車両１０の進行方向を向くものと想定しているのである。
　そして、図６に示すように、制御部１３０は、指Ｆに作用する引込み力による引込み方向として、例えば、以下の８方向を予め定義している。８方向は、奥方向（指先方向）、右斜め奥方向、右方向、右斜め手前方向、手前方向（腕側方向）、左斜め手前方向、左方向、および左斜め奥方向である。各方向は、所定の角度範囲（例えば、４５度程度の範囲）をもって、周方向に並ぶように定義されている。制御部１３０は、図７に示すように、各引込み方向に応じて変更振動パターン（破線表示）を設定する。
　即ち、引込み方向が奥方向であると、引込み量が低下するため、制御部１３０は、標準振動パターンにおける往路側の速度あるいは加速度を第１所定量だけ小さくし、復路側の速度あるいは加速度を第１所定量だけ大きく設定する（図７の（ａ））。これにより、復路側の滑りが大きくなり、また、往路側への移動される力が働きやすくなり、引込み力が増大される。
　また、引込み方向が左右の斜め奥方向であると、多少、引込み量が低下するため、制御部１３０は、標準振動パターンにおける往路側の速度あるいは加速度を第２所定量だけ小さくし、復路側の速度あるいは加速度を第２所定量だけ大きく設定する（図７の（ｂ））。第２所定量は、第１所定量よりも小さく設定された値である。これにより、復路側の滑りが多少大きくなり、また、往路側への移動される力が多少働きやすくなり、引込み力がある程度、増大される。
　また、引込み方向が左右方向であると、引込み量にかかる影響が小さいことから、制御部１３０は、標準振動パターンを変更することなく、そのまま使用する（図７の（ｃ））。
　また、引込み方向が左右の斜め手前方向であると、多少、引込み量が増大するため、制御部１３０は、標準振動パターンにおける往路側の速度あるいは加速度を第２所定量だけ大きくし、復路側の速度あるいは加速度を第２所定量だけ小さく設定する（図７の（ｄ））。これにより、復路側の滑りが多少小さくなり、また、往路側への移動される力が多少働きにくくなり、引込み力がある程度、減少される。
　また、引込み方向が手前方向であると、引込み量が増大するため、制御部１３０は、標準振動パターンにおける往路側の速度あるいは加速度を第１所定量だけ大きくし、復路側の速度あるいは加速度を第１所定量だけ小さく設定する（図７の（ｅ））。これにより、復路側の滑りが小さくなり、また、往路側への移動される力が働きにくくなり、引込み力が減少される。
　尚、図８に示すように、往路側あるいは復路側の振動の速度あるいは加速度の大きさを設定、更には変更するにあたっては、振動の振幅を変更する、振動の周波数を変更する、あるいは往路側と復路側の波形におけるデューティ比（Ａ／（Ａ＋Ｂ））を変更することで対応可能である。
　具体的には、振動の振幅を大きくすることで、振動の速度あるいは加速度を大きくし、振動の振幅を小さくすることで振動の速度あるいは加速度を小さくすることができる。また、振動の周波数を大きくすることで、振動の速度あるいは加速度を大きくし、振動の周波数を小さくすることで振動の速度あるいは加速度を小さくすることができる。更には、デューティ比を小さくすることで、復路側の速度あるいは加速度を大きくし、往路側の速度あるいは加速度を小さくすることができる。逆に、デューティ比を大きくすることで、復路側の速度あるいは加速度を小さくし、往路側の速度あるいは加速度を大きくすることができる。
　そして、Ｓ１４０にて、制御部１３０は、指先方向に対する引込み方向に応じて設定した振動パターン（標準振動パターン、あるいは変更振動パターン）となるように、駆動部１２０を駆動させて、操作面１１１を振動させる。
　Ｓ１４０の後、操作者の指Ｆによって、操作者が希望する操作ボタン５２ａが選択されるまで（Ｓ１１０でＹｅｓ場合）、制御部１３０は、Ｓ１００からＳ１４０を繰り返す。
　Ｓ１００からＳ１４０を繰り返す中で、Ｓ１１０で、肯定判定すると、制御部１３０は、Ｓ１５０で、操作ボタン５２ａに対する押込み操作があったか否かを判定する。押込み操作は、操作者の操作ボタン５２ａに対する選択決定を示す操作であり、操作者が操作面１１１上で、操作ボタン５２ａに対応する位置で指Ｆを押込むことで行われる。Ｓ１５０で肯定判定すると、制御部１３０は、Ｓ１６０で押込み決定処理を行う。つまり、操作ボタン５２ａに対応する指示をナビゲーション装置５０に対して行う。尚、Ｓ１５０で否定判定すると、Ｓ１００に戻る。
　そして、Ｓ１７０で、制御部１３０は、操作者の指Ｆに対してクリック感を与えるための振動（クリック感振動）を発生させる。ここでは、駆動部１２０を流用して、Ｓ１４０における引込み用の振動とは異なり、駆動部１２０を単発的に振動させることで、操作者が押込み操作をしたことが認識できるようにする。
　以上のように本実施形態では、制御部１３０は、振動制御を実行する際に、操作面１１１上における指Ｆの指先方向に対する引込み方向に応じて、往路側あるいは復路側における振動の速度あるいは加速度の大きさを変更する（変更振動パターン設定）。これにより、指先方向に対する引込み方向が異なる場合であっても、引込み力を同等にすることができ、安定的な引込み力を得ることが可能となる。
　制御部１３０は、引込み方向が、指先方向側であると、往路側の振動の速度あるいは加速度をより小さく成るように設定し、引込み方向が、指先方向とは逆側であると、往路側の振動の速度あるいは加速度をより大きく成るようにすることで、引込み力を同等にすることができる（詳細は、図７で説明した内容である）。
　また、制御部１３０は、指先方向を、操作面１１１の操作者側となる基準辺１１１ａに直交して、操作者から離れていく方向として設定している。つまり、指操作される際の指先方向は、概ね車両１０の進行方向を向くものと想定することで、実際の指先方向の検出を省略することができ、制御負荷を軽くすることができる。
　また、制御部１３０は、タッチセンサ１１２より操作状態として、操作面１１１に対する押込み操作を取得すると（Ｓ１５０）、駆動部１２０に対して、引込みのための振動とは異なり、操作者の指Ｆに対してクリック感を与えるクリック感振動を発生させるようにしている（Ｓ１７０）。これにより、駆動部１２０を流用して、操作者に選択決定操作を認識させることができる。
（第２実施形態）
　第２実施形態を図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃに示す。第２実施形態は、第１実施形態に対して、操作状態の一つとして、操作面１１１上における実際の指Ｆの姿勢を検出し、指Ｆの姿勢に基づいて、指先方向を設定するようにしたものである。
　具体的には、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃに示すように、制御部１３０は、指Ｆの姿勢をタッチセンサ１１２（静電容量センサ）によって得られる静電容量の変化領域として検出し、変化領域の長手方向において、操作面１１１の基準辺１１１ａに対して、操作者から遠い側を指先方向として設定する。
　つまり、タッチセンサ１１２による静電容量の変化領域は、延ばされた指先に対して、細長の領域として検出されるので、制御部１３０は、この細長の領域の基準辺１１１ａから遠い側（対向辺１１１ｂ側）となる方向を指先方向として設定するのである。
　そして、制御部１３０は、実際の指先方向に対して、図９Ａの（ａ）～図９Ｂの（ｈ）に示すように、操作ボタン５２ａに引込まれる際の引込み方向に対して、第１実施形態と同様に、例えば、８方向の引込み方向を定義する。
　図９Ａの（ａ）は、実際の指先方向に対して引込み方向が、右斜め奥方向の場合を示している。以下、図９Ａの（ｂ）は右方向、図９Ａの（ｃ）は右斜め手前方向、図９Ａの（ｄ）は手前方向、図９Ｂの（ｅ）は左斜め手前方向、図９Ｂの（ｆ）は左方向、図９Ｂの（ｇ）は左斜め奥方向、図９Ｂの（ｈ）は手前方向の引込み方向を示している。つまり、図９Ａと図９Ｂは、図６で説明した簡易設定の引込み方向に対して、操作面１１１上で実際の指先方向がずれた分だけ、回転移動されたものとなる。
　制御部１３０は、第１実施形態で説明した図３のＳ１３０、およびＳ１４０において、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃで設定した指先方向、および引込み方向によって、振動パターンを制御する。
　以上のように、本実施形態では、制御部１３０は、実際の指Ｆの姿勢に基づいて指先方向を設定すると共に、設定した指先方向に対する引込み方向に応じて、振動パターンを変更するので、より精度の高い引込み量の制御（同等化）が可能となる。
　また、実際の指先方向を静電容量の変化領域を用いて設定するので、構成部品を増加させることなく容易に制御が可能となる。
　（第２実施形態の変形例）
　第２実施形態の実際の指先方向の設定要領としては、以下の変形例が挙げられる。
　（変形例１）
　図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃに示すように、制御部１３０は、指Ｆの姿勢をタッチセンサ１１２（静電容量センサ）によって得られる静電容量の変化に基づく指の指紋として検出し、指紋の長径方向において、操作面１１１の基準辺１１１ａに対して、操作者から遠い側（対向辺１１１ｂ側）となる方向を指先方向として設定する。
　（変形例２）
　図１２に示すように、操作面１１１における検出部として、タッチセンサ１１２に代えて、フォトセンサ１１２ａとしてもよい。そして、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃに示すように、制御部１３０は、指Ｆの姿勢をフォトセンサ１１２ａによって得られる指の領域として検出し、指の領域の長手方向において、操作面１１１の基準辺１１１ａに対して、操作者から遠い側（対向辺１１１ｂ側）となる方向を指先方向として設定する。
　（変形例３）
　図１４に示すように、操作面１１１における検出部として、タッチセンサ１１２に代えて、撮像手段としてのカメラ１１３としてもよい。そして、図１５Ａ、図１５Ｂ、図１５Ｃに示すように、制御部１３０は、指Ｆの姿勢をカメラ１１３によって得られる指Ｆの画像として検出し、指Ｆの画像の爪のある側を指先方向として設定する。
　変形例１～３においても、第２実施形態同様の効果を得ることができる。
　（その他の実施形態）
　各実施形態では、制御部１３０は、操作者の指Ｆの操作状態から、指Ｆの移動先となる操作ボタン５２ａを推定するにあたって、現在の指Ｆの位置から一番近い操作ボタン５２ａを移動先の操作ボタン５２ａとして推定するようにした。しかしながら、これに限定されることなく、例えば、過去の所定期間における操作者の使用頻度の高い操作ボタン５２ａを移動先となる操作ボタン５２ａとして推定してもよい。あるいは、現時点での操作者の指Ｆの移動しようとするその先にある操作ボタン５２ａを移動先となる操作ボタン５２ａとして推定してもよい。
　また、各実施形態では、操作ボタン５２ａに近づいていく操作者の指Ｆに対して操作ボタン５２ａ側に引込み力を発生させるものとしたが、これに加えて、操作者の指Ｆが操作ボタン５２ａの近傍から離れようとするときに、操作ボタン５２ａ側に向かう引込み力を発生させるものとしてもよい。この場合は、操作者の指Ｆが操作ボタン５２ａに対して離れていく方向に振動を発生させ、離れていく方向を往路側、その反対方向を復路側とし、復路側の振動の速度あるいは加速度を往路側よりも小さくするようにしてやればよい。
　また、各実施形態では、操作部１１０として、いわゆるタッチパッド式のもとしたが、これに限らず、液晶ディスプレイ５１の表示画面５２が透過されて操作面１１１に視認されるいわゆるタッチパネル式のものにも適用可能である。
　また、各実施形態では、図３で説明したＳ１５０～Ｓ１７０で、押込み操作があると、クリック感を与えるクリック感振動を発生させるものとした。しかしながら、本開示は、基本的には、指先方向に対する引込み方向に応じて振動パターンを変更することで、引込み量が同等になるようにするものとしており、Ｓ１５０～Ｓ１７０を廃止したものとしてもよい。
　また、各実施形態では、入力装置１００による入力制御の対象（所定の機器）として、ナビゲーション装置５０としたが、これに限定されることなく、車両用の空調装置、あるいは車両用オーディオ装置等の他の機器にも適用することができる。　なお、ナビゲーション装置５０は、本開示の所定の機器の一例に相当する。液晶ディスプレイ５１は、本開示の表示部の一例に相当する。操作ボタン５２ａは、本開示の移動先の一例に相当する。タッチセンサ１１２、フォトセンサ１１２ａ、カメラ１１３は、本開示の検出部の一例に相当する。
　ここで、この出願に記載されるフローチャート、あるいは、フローチャートの処理は、複数のステップ（あるいはセクションと言及される）から構成され、各ステップは、たとえば、Ｓ１００と表現される。さらに、各ステップは、複数のサブステップに分割されることができる、一方、複数のステップが合わさって一つのステップにすることも可能である。
　以上、本開示の一態様に係る入力装置の実施形態、構成、態様を例示したが、本開示に係る実施形態、構成、態様は、上述した各実施形態、各構成、各態様に限定されるものではない。例えば、異なる実施形態、構成、態様にそれぞれ開示された技術的部を適宜組み合わせて得られる実施形態、構成、態様についても本開示に係る実施形態、構成、態様の範囲に含まれる。

Claims (10)

  1. 　操作側となる操作面（１１１）に対する操作者の指（Ｆ）の操作状態を検出する検出部（１１２）と、
    　前記検出部によって検出される前記操作状態に応じて、所定の機器（５０）に対する入力を行う制御部（１３０）と、
    　前記操作面の拡がる方向に前記操作面を振動させる駆動部（１２０）と、が設けられ、
    　前記指が前記操作面に接触しているときに、前記駆動部に対して前記制御部が、前記検出部による前記操作状態から推定される前記指の移動先（５２ａ）の方向に往復する振動を前記操作面に発生させると共に、前記往復する振動の往路側と復路側とで前記振動の速度あるいは加速度が異なるように振動制御することで、前記指に対して引込み力を発生させる入力装置において、
    　前記制御部は、前記振動制御を実行する際に、前記操作面上における前記指の指先方向に対する前記引込み力による引込み方向に応じて、前記往路側あるいは前記復路側における前記振動の速度あるいは加速度の大きさを変更する入力装置。
  2. 　前記制御部は、前記引込み方向が、前記指先方向側であると、前記往路側の前記振動の速度あるいは加速度をより小さく成るように設定し、前記引込み方向が、前記指先方向とは逆側であると、前記往路側の前記振動の速度あるいは加速度をより大きく成るように設定する請求項１に記載の入力装置。
  3. 　前記制御部は、前記駆動部に対して、前記往路側、あるいは前記復路側における前記振動の速度あるいは加速度を、振動振幅、振動周波数、あるいは前記往路側と前記復路側の前記振動のデューティ比を基に変更する請求項１または請求項２に記載の入力装置。
  4. 　前記操作面は、矩形状であり、
    　前記制御部は、前記指先方向を、前記操作面の前記操作者側となる辺（１１１ａ）に直交して、前記操作者から離れていく方向として設定する請求項１～請求項３のいずれか１つに記載の入力装置。
  5. 　前記制御部は、前記操作状態の一つとして、前記操作面上における前記指の姿勢を検出し、前記指の姿勢に基づいて前記指先方向を設定する請求項１～請求項３のいずれか１つに記載の入力装置。
  6. 　前記検出部は、静電容量式のセンサであり、
    　前記制御部は、前記指の姿勢を前記静電容量式のセンサによって得られる静電容量の変化領域として検出し、前記変化領域の長手方向において、前記操作面の前記操作者から遠い側を前記指先方向として設定する請求項５に記載の入力装置。
  7. 　前記検出部は、静電容量式のセンサであり、
    　前記制御部は、前記指の姿勢を前記静電容量式のセンサによって得られる静電容量の変化に基づく前記指の指紋として検出し、前記指紋の長径方向において、前記操作面の前記操作者から遠い側を前記指先方向として設定する請求項５に記載の入力装置。
  8. 　前記検出部は、フォトセンサであり、
    　前記制御部は、前記指の姿勢を前記フォトセンサによって得られる前記指の領域として検出し、前記指の領域の長手方向において、前記操作面の前記操作者から遠い側を前記指先方向として設定する請求項５に記載の入力装置。
  9. 　前記検出部は、カメラであり、
    　前記制御部は、前記指の姿勢を前記カメラによって得られる前記指の画像として検出し、前記指の画像内の爪のある側を前記指先方向として設定する請求項５に記載の入力装置。
  10. 　前記制御部は、前記検出部より前記操作状態として、前記操作面に対する押込み操作を取得すると、前記駆動部に対して、前記振動とは異なり、前記指に対してクリック感を与えるクリック感振動を発生させる請求項１～請求項９のいずれか１つに記載の入力装置。
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