(57)【要約】【課題】車両における振動デバイスを、人の振動分別閾よりも大きく、人が不快を感じないような最適な振動加速度で振動するようにする。【解決手段】車両５０の運転席５０ａの左側に土台５１を載置し、土台５１の上に加振装置５３を設ける。加振装置５３はソレノイド等を備え、加振装置５３の上に設けられている振動板５４を任意の振動速度で振動板５４を振動することができるようになっている。運転席５０ａに被験者５５を座らせ、その左手の指先が振動板５４の表面に触れるようにする。そして、任意の振動加速度で振動板５４を振動させながら、被験者５５に振動刺激を感じるか否か質問を行う。そして、任意の振動加速度毎に、振動刺激を感じると応えた人数を求め、振動感受率を計算し、計算された振動感受率から、１００％の人が振動刺激を感じると予測される最小振動加速度を求める。【選択図】　　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触部材と、同接触部材の人体による接触に応答して前記接触部材を振動させる加振手段とを備えた振動デバイスにおいて、
前記加振手段を１６．５ｍ／ｓ２以上の振動加速度で振動させる振動パターンを記憶する記憶部と、
前記記憶部の前記振動パターンに従って、前記加振手段の振動を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする振動デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の振動デバイスにおいて、
前記振動パターンは、１３０Ｈｚの振動周波数で前記加振手段を振動させるものであることを特徴とする振動デバイス。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の振動デバイスにおいて、
前記振動パターンは３５．４±１８．３ｍ／ｓ２の範囲内の振動加速度で前記加振手段を振動させるものであることを特徴とする振動デバイス。
【請求項４】
接触部材と、同接触部材の人体による接触に応答して前記接触部材を振動させる加振手段とを備えた振動デバイスの駆動方法において、
前記加振手段は、前記人体の振動感受率が１００％となるような振動加速度で前記接触部材を振動させることを特徴とする振動デバイスの駆動方法。
【請求項５】
接触部材と、同接触部材の人体による接触に応答して前記接触部材を振動させる加振手段とを備えた振動デバイスの振動加速度の決定方法において、
車両に備えられた振動部材を振動させ、前記振動部材の振動加速度を変化させながら、前記振動部材に被験者の人体を接触させ、前記人体に生じる振動刺激に基づいて前記振動加速度を測定する測定段階を備え、
前記測定段階において測定された前記振動加速度に基づいて前記振動デバイスの前記接触部材が振動するように前記振動デバイスを設計することを特徴とする振動デバイスの振動加速度の決定方法。
【請求項６】
請求項５に記載の振動デバイスの振動加速度の決定方法において、
前記測定段階において測定された前記振動加速度に基づいて、前記人体に前記振動刺激が生じる最小振動加速度を決定する決定段階を備え、
前記決定段階において決定された前記最小振動加速度以上の前記振動加速度で前記振動デバイスの前記接触部材が振動するように前記振動デバイスを設計することを特徴とする振動デバイスの振動加速度の決定方法。
【請求項７】
請求項５に記載の振動デバイスの振動加速度の決定方法において、
前記測定段階において測定された前記振動加速度に基づいて、前記人体の前記振動刺激を前記被験者が適度であると感じる時における、推奨振動加速度を決定する決定段階を備え、
前記決定段階において決定された前記推奨振動加速度の範囲内で前記振動デバイスの前記接触部材が振動するように前記振動デバイスを設計することを特徴とする振動デバイスの振動加速度の決定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に備えられるタッチパネル等に代表される振動デバイス及びその駆動方法並びにその振動加速度の決定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば、車両においては、エアコン、カーナビ、ラジオ、オーディオといった機能の操作を１つの操作デバイスに集約させ、より運転に集中できるようにすることが行われていた。そして、このような操作デバイスとして、特開２０００−１９４４２７号公報に開示されたタッチ操作入力装置があり、このタッチ操作入力装置は、ディスプレイとタッチパネル（タッチトレーサ）とを備えていた。そして、ディスプレイに複数の操作機能項目を表示させ、タッチトレーサの入力パッドを、運転者が指先等でタッチ操作することによってディスプレイの画面上に表示された複数の操作機能項目を選択入力できるようになっていた。
【０００３】
また、このタッチ操作入力装置は、振動制御部とソレノイドとを備え、操作機能項目の選択入力に基づいてソレノイドを作動させ、タッチトレーサの入力パッドを振動させることが可能となっていた。これにより、運転者が指先等でタッチ操作をすると、入力パッドが振動されて指先に振動が伝わるようになり、運転者は、ディスプレイの画面を見なくても、どこをタッチ操作しているか確認できるようになっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、人は、指先に伝えられる全ての振動を感じることができるわけではなく、振動分別閾（振動が感じられるか感じられないかの境目の値）を有していることが知られていた。従って、上記のような入力パッドに代表される振動デバイスは、人に感知されるために、前記振動分別閾以上の振動加速度で振動される必要があった。そこで、振動弁別閾の計測や導出が行われるようになっていたが、これらの計測や導出は、実験室レベルで行われ、周囲の環境がほぼ停止した状態で行われていた。従って、実際の運転中のように、周囲に各種の振動が生じている状況での計測や導出は行われておらず、上記のような車両における振動デバイスの振動分別閾は不明確であった。
【０００５】
また、人は、指先に伝えられる振動に対して、不快感を抱く場合があり、タッチパネルの加振手段の振動速度を、人が不快に感じないように最適な値にすることが望まれていた。しかし、このような最適値に関する計測や導出についても、実験室レベルのみ行われており、周囲に各種の振動が生じている状況では行われていなかった。従って、実際の運転に即した状況での、人の振動分別閾や振動の最適値を得ることが望まれていた。
【０００６】
本発明は、車両におけるタッチパネル等に代表される振動デバイスの振動を、人の振動分別閾よりも大きく、かつ、人が不快を感じないような最適な振動加速度とする、振動デバイス及びその駆動方法並びにその振動加速度の決定方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、接触部材と、同接触部材の人体による接触に応答して前記接触部材を振動させる加振手段とを備えた振動デバイスにおいて、前記加振手段を１６．５ｍ／ｓ２以上の振動加速度で振動させる振動パターンを記憶する記憶部と、前記記憶部の前記振動パターンに従って、前記加振手段の振動を制御する制御手段とを備えたことを要旨とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の振動デバイスにおいて、前記振動パターンは、１３０Ｈｚの振動周波数で前記加振手段を振動させるものであることを要旨とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の振動デバイスにおいて、前記振動パターンは３５．４±１８．３ｍ／ｓ２の範囲内の振動加速度で前記加振手段を振動させるものであることを要旨とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、接触部材と、同接触部材の人体による接触に応答して前記接触部材を振動させる加振手段とを備えた振動デバイスの駆動方法において、前記加振手段は、前記人体の振動感受率が１００％となるような振動加速度で前記接触部材を振動させることを要旨とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、接触部材と、同接触部材の人体による接触に応答して前記接触部材を振動させる加振手段とを備えた振動デバイスの振動加速度の決定方法において、車両に備えられた振動部材を振動させ、前記振動部材の振動加速度を変化させながら、前記振動部材に被験者の人体を接触させ、前記人体に生じる振動刺激に基づいて前記振動加速度を測定する測定段階を備え、前記測定段階において測定された前記振動加速度に基づいて前記振動デバイスの前記接触部材が振動するように前記振動デバイスを設計することを要旨とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の振動デバイスの振動加速度の決定方法において、前記測定段階において測定された前記振動加速度に基づいて、前記人体に前記振動刺激が生じる最小振動加速度を決定する決定段階を備え、前記決定段階において決定された前記最小振動加速度以上の前記振動加速度で前記振動デバイスの前記接触部材が振動するように前記振動デバイスを設計することを要旨とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の振動デバイスの振動加速度の決定方法において、前記測定段階において測定された前記振動加速度に基づいて、前記人体の前記振動刺激を前記被験者が適度であると感じる時における、推奨振動加速度を決定する決定段階を備え、前記決定段階において決定された前記推奨振動加速度の範囲内で前記振動デバイスの前記接触部材が振動するように前記振動デバイスを設計することを要旨とする。
【００１４】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、振動デバイスの接触部材を記憶部に記憶されている振動パターンに基づいて振動させるようにし、その振動パターンは、１６．５ｍ／ｓ２以上の振動加速度で振動させるパターンとするようにした。
【００１５】
従って、接触部材の振動をほとんどの人の振動分別閾以上とすることができ、ほとんどの人が振動デバイスの振動を感じることができるようになる。
請求項２に記載の発明によれば、振動デバイスの接触部材を記憶部に記憶されている振動パターンに基づいて振動させるようにし、その振動パターンは、１３０Ｈｚの振動周波数で振動させるパターンとするようにした。
【００１６】
従って、振動デバイスの仕様として成立するであろう値であるとともに、人の振動検出に大きく関与する触覚受容器に適した振動周波数の範囲で振動デバイスを振動させることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、振動デバイスの接触部材を記憶部に記憶されている振動パターンに基づいて振動させるようにし、その振動パターンは、３５．４±１８．３ｍ／ｓ２の範囲内の振動加速度で振動させるパターンとするようにした。
【００１８】
従って、接触部材の振動を、ほとんどの人が不快に感じないような、推奨される振動加速度の範囲内とすることができるようになる。
請求項４に記載の発明によれば、振動デバイスの接触部材を人体の振動感受率が１００％となるような振動加速度で接触部材を振動させるようにした。従って、接触部材の振動をほとんどの人の振動分別閾以上とすることができ、ほとんどの人が振動デバイスの振動を感じることができるようになる。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、車両に備えた振動部材を振動させ、振動部材の振動加速度を変化させながら、振動部材に被験者の人体を接触させ、人体に生じる振動刺激に基づいて振動加速度を測定するようにした。そして、振動デバイスを設計する際には、測定された振動加速度に基づいて、振動デバイスの接触部材の振動加速度を決定するようにした。
【００２０】
従って、静止した場所ではなく、車両内で振動部材の振動加速度を測定し、その結果に基づいて振動デバイスを設計するので、車両内において使用される振動デバイスの設計の正確性を向上させることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、車両内の振動部材によって測定された振動加速度から、人体に振動刺激が生じる振動加速度の最小値を決定するようにし、決定された最小振動加速度以上の振動加速度で振動デバイスの接触部材が振動するように振動デバイスを設計するようにした。
【００２２】
従って、接触部材の振動を人の振動分別閾以上とすることができ、ほとんどの人が接触部材の振動を感じることができるよう振動デバイスを設計することができるようになる。
【００２３】
請求項７に記載の発明によれば、車両内の振動部材によって測定された振動加速度から、被験者が人体に感じる振動刺激を適度であると感じる時における、推奨振動加速度を決定するようにし、決定された推奨振動加速度の範囲内で振動デバイスの接触部材が振動するように振動デバイスを設計するようにした。
【００２４】
従って、接触部材の振動を、推奨振動加速度の範囲内とすることができ、ほとんどの人が接触部材の振動を不快に感じないように振動デバイスを設計することができるようになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した車両用ディスプレイシステムの一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
【００２６】
図１に示すように、車両用ディスプレイシステム１１は、ディスプレイ１２及び振動デバイスとしてのタッチ操作入力装置１４（以下、タッチトレーサという）を備える。そして、ディスプレイ１２は、その画面１２ａが、車両内において運転者や同乗者が容易に視認できるような位置に配置されており、エアコン、オーディオの操作状況やナビゲーションシステムの案内地図画面等を表示するものである。また、ディスプレイ１２はタッチトレーサ１４からの操作入力情報に応じて所定の画面を表示するようになっている。
【００２７】
タッチトレーサ１４は、車両内のアームレストの近傍など、運転者及び同乗者が容易に操作できる場所に設けられ、タッチ操作入力によって、エアコン、オーディオ、ナビゲーションシステム等の操作を行うものである。そして、図２に示すように、タッチトレーサ１４はアウターケーシング１５とインナーケーシング１６とを備え、アウターケーシング１５は、その下側が開口する箱体となっている。さらに、アウターケーシング１５には、その上面１５ａの中央に四角形状の開口部１７が設けられている。
【００２８】
インナーケーシング１６は、上側が開口する箱体となっており、その大きさは、インナーケーシング１６の外側面が、前記アウターケーシング１５の内側面に嵌合可能となるような大きさとなっている。従って、アウターケーシング１５とインナーケーシング１６とは、アウターケーシング１５の内側面とインナーケーシング１６の外側面とが嵌合され、１つの箱体を形成するようになっている。
【００２９】
また、前記インナーケーシング１６の内底部からは、突起部１９が形成されており、その突起部１９の上には第１のプリント配線基板２１が載置されている。そして、第１のプリント配線基板２１の上には、前記アウターケーシング１５の開口部１７と対向する位置に、タッチ用スイッチ２３が設けられている。さらに、第１のプリント配線基板２１の上には、圧縮コイルばね２４が設けられており、圧縮コイルばね２４は、前記タッチ用スイッチ２３を中心に挿入するようにして前記第１のプリント配線基板２１上に配設されている。
【００３０】
そして、圧縮コイルばね２４の上には、接触部材としての入力パッド２５が設けられており、タッチ用スイッチ２３と入力パッド２５とは、圧縮コイルばね２４によって離間する方向に付勢されている。また、インナーケーシング１６には、前記アウターケーシング１５の開口部１７の縁に沿って、断面が略Ｔ字形状に形成された枠体２６が設けられている。そして、前記入力パッド２５は、その上面がこの枠体２６に当接することによって、上方への移動が規制されるようになっている。
【００３１】
すなわち、入力パッド２５が運転者の人体としての指等で下方に押圧されると、圧縮コイルばね２４が圧縮され、入力パッド２５が、断面略Ｔ字形状に形成された枠体２６に案内されながら下方にスライドする。そして、入力パッド２５とタッチ用スイッチ２３とが当接して、タッチ用スイッチ２３がオン状態とされるようになっている。また、入力パッド２５の下面には、加振手段を構成するソレノイド２７が設けられており、必要に応じてソレノイド２７を通電させることによって、入力パッド２５を振動させることが可能となっている。
【００３２】
さらに、前記インナーケーシング１６の上端には第２のプリント配線基板２８が載置されている。そして、図３に示すように、第２のプリント配線基板２８は、前記アウターケーシング１５の開口部１７と重なる部分が四角形状に開口している。そして、第２のプリント配線基板２８の上には、その開口の各辺に沿って、第１の光センサユニット２９ａ、第２の光センサユニット２９ｂ、第３の光センサユニット２９ｃ、第４の光センサユニット２９ｄが設けられている。
【００３３】
前記第１〜第４光センサユニット２９ａ〜２９ｄは、それぞれ複数のＬＥＤ３１とフォトトランジスタ３２とを交互に並べるようにして構成されている。そして、フォトトランジスタ３２は隣接するＬＥＤ３１よりも前記開口部１７から遠い位置に設けられている。
【００３４】
なお、第１及び第２の光センサユニット２９ａ，２９ｂは、前記開口部１７の横方向の二辺に沿って、それぞれ平行に設けられており、第１の光センサユニット２９ａは、ＬＥＤ３１を８個、フォトトランジスタ３２を７個有している。また、第２の光センサユニット２９ｂは、ＬＥＤ３１を７個、フォトトランジスタ３２を８個有している。従って、前記開口部１７を挟んで、第１の光センサユニット２９ａのＬＥＤ３１と第２の光センサユニット２９ｂのフォトトランジスタ３２とが対向配置されているとともに、第１の光センサユニット２９ａのフォトトランジスタ３２と第２の光センサユニット２９ｂのＬＥＤ３１とが対向配置されている。そして、第１及び第２の光センサユニット２９ａ，２９ｂによって、開口部１７を縦方向に横切る１５本の光軸が形成されるようになっている。
【００３５】
また、第３及び第４の光センサユニット２９ｃ，２９ｄは、それぞれ、前記開口部１７の右側及び左側の縦方向の辺に沿って設けられており、右側の第３の光センサユニット２９ｃは、ＬＥＤ３１を６個、フォトトランジスタ３２を５個有している。また、左側の第４の光センサユニット２９ｄは、ＬＥＤ３１を５個、フォトトランジスタ３２を６個有している。従って、前記開口部１７を挟んで、第３の光センサユニット２９ｃのＬＥＤ３１と第４の光センサユニット２９ｄのフォトトランジスタ３２とが対向配置されているとともに、第３の光センサユニット２９ｃのフォトトランジスタ３２と第４の光センサユニット２９ｄのＬＥＤ３１とが対向配置されている。従って、第３及び第４の光センサユニット２９ｃ，２９ｄによって、開口部１７を横方向に横切る１１本の光軸が形成されている。
【００３６】
次に、上記のように構成した車両用ディスプレイシステム１１の電気的構成について説明する。
図４に示すように、車両用ディスプレイシステム１１は、制御手段としてのＣＰＵ４１、記憶部としてのＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、加振手段を構成する振動制御部４５、操作信号入出力部４６を備える。そして、これらは互いにバス４７を介して接続されている。
【００３７】
ＣＰＵ４１は、車両用ディスプレイシステム１１の各種動作を制御するものであり、バス４７を介して前記ディスプレイ１２と接続され、ディスプレイ１２に各種情報を出力する。また、ＣＰＵ４１は、振動制御部４５と接続され、その振動制御部４５は前記ソレノイド２７に接続されている。つまり、ＣＰＵ４１は振動制御部４５を介してソレノイド２７の振動を制御するようになっている。
【００３８】
さらに、ＣＰＵ４１は操作信号入出力部４６と接続され、この操作信号入出力部４６は、前記タッチ用スイッチ２３、ＬＥＤ３１、フォトトランジスタ３２に接続されている。つまり、ＣＰＵ４１は、操作信号入出力部４６を介してタッチ用スイッチ２３の各種操作信号を入力するとともに、ＬＥＤ３１から投光された光を受光するフォトトランジスタ３２の信号を検出するようになっている。
【００３９】
ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２と接続され、このＲＯＭ４２に記憶されている各種プログラムに従って動作し、その演算処理結果を一時ＲＡＭ４３に記憶するようになっている。詳述すると、ＲＯＭ４２には、タッチ位置算出プログラム、タッチ位置表示プログラム、振動発生プログラム、その他各種のプログラムが備えられている。
【００４０】
タッチ位置算出プログラムは、運転者等が入力パッド２５のどの位置をタッチしているかを算出するためのプログラムである。すなわち、ＣＰＵ４１は、ＬＥＤ３１から投光された光を受光するフォトトランジスタ３２の信号を、前記操作信号入出力部４６を介して入力すると、タッチ位置算出プログラムに従って、入力パッド２５のタッチされている位置の位置座表を算出する。なお、位置座標は、フォトトランジスタ３２うち、指で遮られることによって光を受光しなくなったものを特定することにより算出されるようになっている。
【００４１】
タッチ位置表示プログラムは、前記タッチ位置算出プログラムにおいて算出された位置座標を前記ディスプレイ１２上に表示させるためのプログラムである。すなわち、ＣＰＵ４１は、前記タッチ位置算出プログラムに従って、位置座標を算出すると、タッチ位置表示プログラムに従って位置座標を示す表示（矢印等）をディスプレイ１２上に出力する。
【００４２】
振動発生プログラムは、前記タッチ値位置算出プログラムにおいて算出された位置座標に応じて、各種の振動パターンで入力パッド２５を振動させるためのプログラムである。すなわち、ＣＰＵ４１は、前記位置算出プログラムにしたがって、位置座標を算出すると、その位置座標に応じた振動パターンで前記ソレノイド２７を振動させ、入力パッド２５に触れている運転者等の指に振動が伝達されるようになる。なお、振動パターンとは、ソレノイド２７の振動の振動周波数や振動加速度、振動時間、振動のリズム等によって決まっており、位置座標に対応させてＲＯＭ４２に記憶されている。そして、ＣＰＵ４１が必要に応じて読み出すようになっている。
【００４３】
従って、運転者等が、タッチトレーサ１４の入力パッド２５に指を触れると、タッチトレーサ１４の前記ＬＥＤ３１からフォトトランジスタ３２に発せられる光のうちのいくつかが遮断される。そして、指で遮れたことによって光を受光しなくなったフォトトランジスタ３２から信号が操作信号入出力部４６を介してＣＰＵ４１に入力される。そして、ＣＰＵ４１は、入力された信号に基づいて指で遮られた位置座標を算出し、ディスプレイ１２上に表示する。
【００４４】
さらに、ＣＰＵ４１は、算出した位置座標に基づいて振動パターンを読み出し、読み出した振動パターンで前記ソレノイド２７を振動させる。その結果、入力パッド２５に触れている運転者等の指に所定の振動パターンで振動が伝達され、運転者は振動パターンを認識できるようになる。そして、運転者は、認識した振動パターンに基づいて、現在入力パッド２５のどの位置をタッチしているかを理解することができ、ディスプレイ１２を見なくてもどの位置をタッチしているか確実に確認することができる。
【００４５】
続いて、運転者等が振動パターンに基づいてタッチ位置を特定し、この状態で入力パッド２５を押圧操作することにより、タッチ用スイッチ２３がオンされ、この信号が操作信号入出力部４６を介してＣＰＵ４１に入力される。そして、入力パッド２５のタッチ位置に対応して、エアコン、オーディオやナビゲーションシステムといった各種装置の操作が行われるようになる。
【００４６】
次に、上記のように構成された車両用ディスプレイシステム１１の入力パッド２５における振動を、運転者等が確実に認識できるようにするための、ＲＯＭ４２に記憶されている振動パターンの振動加速度の範囲を決定する方法について説明する。
【００４７】
通常、人が振動物に指等を接触させたときに、その振動の振動加速度を変化させると、人がその振動に対して感じる感覚が変化することが知られている。そこでまず、前記入力パッド２５の振動分別閾、すなわち前記入力パッド２５の振動を、人が指で感じることができるか否かの境界値を測定する実験について説明する。
【００４８】
図５に示すように、本実験は、車両５０の内部で行うようになっており、車両５０の運転席５０ａの左側に土台５１を載置し、土台５１の上には、車両進行方向に順に、アームレスト５２、加振装置５３が設けられている。なお、土台５１と前記アームレスト５２とを合わせた高さＨ１は、４０７ｍｍとなるようにし、土台５１と加振装置５３とを合わせた高さＨ２は、３８０ｍｍとなるようにした。
【００４９】
そして、加振装置５３の上には前記入力パッド２５を模した振動部材としての振動板５４を設け、その形状は縦５５ｍｍ、横７４ｍｍの板状の長方形形状を有するようにした。また、加振装置５３は、図示しないソレノイド等を備えるようにし、任意の振動速度で前記振動板５４を振動させることが可能となるようにした。
【００５０】
そして、測定段階に移り、以上のように構成された車両５０の運転席５０ａに、被験者５５を座らせ、その左肘をアームレスト５２に載せた状態で、左手の指先を前記振動板５４の表面を触れさせるようにした。また、被験者５５には、「走行」、「アイドリング」、「エンジン停止」の３種類の状況となるように車両５０を運転させるようにした。なお、「アイドリング」とは、本実験では車両停車中を想定しており、車両５０の図示しないシフトレバーのシフトポジションをＤレンジにした状態でブレーキをかけた状況とした。
【００５１】
そして、前記３種類の状況毎に、被験者５５に振動板５４の表面を人差し指で走査させ、任意の振動加速度Ａ１で振動板５４を振動させながら、被験者５５に振動刺激を感じるか否か質問を行った。なお、このときの振動の波形は正弦波で、振動周波数は約１３０Ｈｚとなるようにした。
【００５２】
なお、人間は、メルケル細胞、マイスナー小体、パチニ小体、ルフィニ終末の４種類の触覚受容器によって触覚刺激を感じるといわれており、特に、振動刺激に対してはマイスナー小体とパチニ小体が応答する。これらの応答特性は、振動周波数が５０Ｈｚ以下ではマイスナー小体が、１００Ｈｚ以上（３００Ｈｚ以下）ではパチニ小体が、５０Ｈｚから１００Ｈｚでは両者ともが、振動検出に大きく関与すると思われる。そこで、本実験では、前記車両用ディスプレイシステム１１のタッチトレーサ１４の仕様として成立するであろう値であるとともに、パチニ小体が応答する領域である、１３０Ｈｚの振動周波数で振動板５４を振動させ、被験者５５の振動に対する感受性を評価することにした。
【００５３】
また、被験者５５としては、２０〜５０歳代の、男性１３名及び女性１名の計１４名に対して同様の実験を行った。そして、決定段階に移り、任意の振動加速度毎に、振動刺激を感じると答えた人数を求め、次の式に基づいて振動感受率Ｒを求めた。
【００５４】
振動感受率Ｒ＝振動刺激を感じると答えた人数／被験者５５の人数
そして、その結果、下記の表１に示すような結果となった。
【００５５】
【表１】
2004058695.tif 000003
図６は、この表１をグラフ化したものであり、走行時を二重丸で、アイドリング時を白丸で、エンジン停止時を黒丸で示し、これらの値を近似させた近似曲線Ｃを実線で示している。そして、この近似曲線Ｃの式を求めたところ、次の通りとなった。
【００５６】
振動感受率Ｒ＝１００／（１＋ＥＸＰ（−２×（振動加速度Ａ１−６）））
そして、この近似曲線Ｃの式に基づき、振動感受率Ｒがほぼ１００％となる振動加速度Ａ１を求めたところ、１６．５ｍ／ｓ２であることがわかった。すなわち、振動加速度Ａ１＝１６．５ｍ／ｓ２が、振動板５４の一般的な振動弁別閾であると言える。そして、前記車両用ディスプレイシステム１１の設計する時には、この値を入力パッド２５の振動の最小振動加速度となるように、前記ＲＯＭ４２に記憶されている振動パターンを決定することにより、ほぼ１００％の人が振動を感じるようにすることができる。
【００５７】
また、振動感受率Ｒがほぼ７５％となる振動加速度Ａ１は、６．５５ｍ／ｓ２であることがわかり、最小振動加速度を６．５５ｍ／ｓ２以上として前記入力パッド２５が振動するように前記ＲＯＭ４２の振動パターンを設計すれば、ほぼ７５％の人が振動を感じるようにすることができ、設計上の目安とすることができる。
【００５８】
次に、前記入力パッド２５の振動を、運転者等が不快を感じないで認識できるようにするための、ＲＯＭ４２に記憶されている振動パターンの推奨振動加速度の範囲を測定するための実験について説明する。
【００５９】
前記の最小振動弁別閾を決定するための実験と同様の車両５０を使用し、図５に示すように、運転席５０ａに被験者５５を座らせ、測定段階に移って、「走行」、「アイドリング」、「エンジン停止」の３種類の状況となるように車両５０を運転させるようにした。そして、前記３種類の状況毎に、被験者５５に振動板５４の表面を人差し指で走査させ、任意の振動加速度Ａ２で振動板５４を振動させながら、被験者５５に振動刺激が適度であると感じるか否か質問を行った。そして、適度でないと応えた場合には、振動加速度Ａ２の値を変化させ、被験者５５が適度であると感じるまで変化させるようにした。なお、このときの振動の波形は正弦波で、前記振動分別閾の測定の実験と同様にして、振動周波数は約１３０Ｈｚとなるようにした。
【００６０】
また、被験者５５としては、２０〜５０歳代の、男性１３名及び女性１名の計１４名に対して同様の実験を行った。そして、決定段階に移り、振動刺激が適度であると回答された振動加速度Ａ２の値に基づいて、各状況における平均振動加速度と標準偏差を求めた。
【００６１】
すると、図７に示すように、「走行」状態においては、振動加速度は、点Ｐ１で示すように、３５．０ｍ／ｓ２となり、標準偏差は、実線Ｓ１に示すように、±７．４ｍ／ｓ２となった。また、「アイドリング」状態においては、振動加速度は、点Ｐ２で示すように、３７．７ｍ／ｓ２となり、標準偏差は、実線Ｓ２に示すように±４．２ｍ／ｓ２となった。さらに、「エンジン停止」状態においては、点Ｐ３で示すように、３３．６ｍ／ｓ２となり、標準偏差は、実線Ｓ３に示すように±６．２ｍ／ｓ２となった。
【００６２】
そして、以上の３種類の状況毎に求められた振動加速度の平均は、実線Ｓ４で示すように、３５．４ｍ／ｓ２となり、標準偏差は、破線Ｂ１，Ｂ２に示すように、±１８．３（３σ）ｍ／ｓ２となった。従って、前記車両用ディスプレイシステム１１を設計する時には、実線Ｓ４と破線Ｂ１，Ｂ２で示された振動加速度と標準偏差に基づき、振動加速度を、３５．４±１８．３（３σ）ｍ／ｓ２とすれば良いことがわかる。そして、この値を前記タッチトレーサ１４の入力パッド２５の推奨振動加速度として設計することにより、ほとんどの人が入力パッド２５の振動を適したものであると感じることができるようになる。
【００６３】
そして、以上の実験結果をもとに、本実施形態における車両用ディスプレイシステム１１の入力パッド２５の振動パターンは、振動分別閾以上であり、かつ、運転者が不快に感じない値である、３５．４±１８．３（３σ）ｍ／ｓ２の範囲内の振動加速度で振動するように設計され、ＲＯＭ４２に記憶されている。また、その振動周波数は、タッチトレーサ１４の仕様として成立するであろう値であるとともに、人の振動検出に大きく関与する触覚受容器を応答させることができる値である、１３０Ｈｚとなるように設計され、ＲＯＭ４２に記憶されている。
【００６４】
上記実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）上記実施形態では、車両用ディスプレイシステム１１の入力パッド２５が、３５．４±１８．３（３σ）ｍ／ｓ２の範囲内の振動加速度で振動するように、ＲＯＭ４２に記憶されている振動パターンを設計するようにした。従って、入力パッド２５の振動をほとんどの人の振動分別閾以上とすることができ、ほとんどの人が入力パッド２５の振動を感じることができるようになる。また同時に、入力パッド２５の振動を、推奨される振動加速度の範囲内として、ほとんどの人が振動に対して不快を感じないようにすることができる。
【００６５】
（２）上記実施形態では、車両用ディスプレイシステム１１の入力パッド２５を、１３０Ｈｚの振動周波数で振動するようにＲＯＭ４２に記憶されている振動パターンを設計するようにした。従って、入力パッド２５の振動の振動周波数の範囲を、タッチトレーサ１４の仕様として成立するであろう値であるとともに、人の振動検出に大きく関与する触覚受容器に適した値とすることができる。
【００６６】
（３）上記実施形態では、車両５０に設けた振動板５４を振動させ、振動板５４の振動加速度Ａ１，Ａ２を変化させながら、振動板５４に被験者５５の指を接触させ、指に生じる振動刺激に基づいて振動加速度Ａ１，Ａ２を測定するようにした。そして、車両用ディスプレイシステム１１を設計する際には、測定された振動加速度Ａ１，Ａ２に基づいて、タッチトレーサ１４の入力パッド２５の振動加速度を決定するようにした。
【００６７】
従って、静止した場所ではなく、車両５０内で振動板５４の振動加速度を測定し、その結果に基づいて車両用ディスプレイシステム１１を設計するので、車両５０内において使用される車両用ディスプレイシステム１１の設計の正確性を向上させることができる。
【００６８】
（４）上記実施形態では、車両５０の振動板５４によって測定された振動加速度Ａ２から、被験者５５に振動刺激が生じる振動加速度の最小値を決定するようにした。そして、決定された最小振動加速度以上の振動加速度で車両用ディスプレイシステム１１の入力パッド２５が振動するように車両用ディスプレイシステム１１を設計するようにした。
【００６９】
従って、入力パッド２５の振動を人の振動分別閾以上とすることができ、ほとんどの人が入力パッド２５の振動を感じることができるように車両用ディスプレイシステム１１を設計することができる。
【００７０】
（５）上記実施形態では、車両５０の振動板５４によって測定された振動加速度Ａ２から、被験者５５が指に感じる振動刺激が適度であると感じるときにおける、推奨振動加速度を決定するようにした。そして、決定された推奨振動加速度の範囲内で車両用ディスプレイシステム１１の入力パッド２５が振動するように車両用ディスプレイシステム１１を設計するようにした。
【００７１】
従って、入力パッド２５の振動を、推奨振動加速度の範囲内とすることができ、ほとんどの人が入力パッド２５の振動を不快に感じないように車両用ディスプレイシステム１１を設計することができるようになる。
【００７２】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、車両用ディスプレイシステム１１の入力パッド２５を、ＲＯＭ４２に記憶されている振動パターンが、３５．４±１８．３（３σ）ｍ／ｓ２の範囲内の振動加速度で振動するように設計するようにした。これを、１６．５ｍ／ｓ２以上の振動加速度で振動するように設計してもよい。
【００７３】
このようにすれば、ほとんどの運転者の振動分別閾以上の振動加速度で入力パッド２５を振動させることができる。
・上記実施形態では、振動デバイスとして、タッチトレーサ１４に具体化したが、車両５０内において、運転者等が指で接触してその振動を認識する装置であれば、その他の装置に具体化するようにしてもよい。
【００７４】
・上記実施形態では、車両用ディスプレイシステム１１の入力パッド２５を模した振動板５４にて最小振動加速度や、推奨振動加速度を測定するようにしたが、入力パッド２５そのものを使用して測定するようにしてもよい。
【００７５】
・上記実施形態では、タッチトレーサ１４の指による接触位置は、ＬＥＤ３１及びフォトトランジスタ３２との間の光の遮断によって検知するようにしたが、その他のセンサで検知するようにしてもよい。例えば、指による入力パッド２５への押圧力を検知するものなどでもよい。
【００７６】
・上記実施形態では、振動板５４の振動周波数を約１３０Ｈｚとして実験を行ったが、その他の周波数で実験を行うようにしてもよい。また、タッチトレーサ１４の振動周波数を１３０Ｈｚ以外の周波数で振動させるようにしてもよい。
【００７７】
・上記実施形態では、ＲＯＭ４２に記憶されている振動パターンによって入力パッド２５の振動周波数や振動加速度を変化できるようにした。これを、できないようにしてもよい。そして、このような場合には、タッチトレーサ１４に設けられているソレノイド２７として、入力パッド２５を、常に目的の振動周波数や振動加速度で振動させるものを使用するようにしてもよい。
【００７８】
次に上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（１）接触部材と、同接触部材の人体による接触に応答して前記接触部材を振動させる加振手段とを備えた振動デバイスにおいて、
前記加振手段を６．５５ｍ／ｓ２以上の振動加速度で振動させる振動パターンを記憶する記憶部と、
前記記憶部の前記振動パターンに従って、前記加振手段の振動を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする振動デバイス。
【００７９】
従って、この（１）に記載の発明によれば、多くの人が振動デバイスの振動を認識できるようにすることができる。
（２）請求項１〜３及び上記（１）のいずれか１つに記載の振動デバイスにおいて、前記振動デバイスは、車両内に設けられていることを特徴とする振動デバイス。
【００８０】
従って、この（２）に記載の発明によれば、静止空間ではなく、各種の振動が生じている車両内において、運手者等が、振動デバイスの振動を確実に認識できるようにすることができる。
【００８１】
（３）　接触部材と、同接触部材の人体による接触に応答して前記接触部材を振動させる加振手段とを備えた振動デバイスの駆動方法において、
前記加振手段は、前記人体の振動感受率が７５％となるような振動加速度で前記接触部材を振動させることを特徴とする振動デバイスの駆動方法。
【００８２】
従って、この（３）に記載の発明によれば、多くの人の振動分別閾以上とすることができ、多くの人が振動デバイスの振動を感じることができるようになる。
（４）　上記（３）に記載の振動デバイスの駆動方法において、
前記振動加速度は６．５５ｍ／ｓ２以上であることを特徴とする振動デバイスの駆動方法。
【００８３】
従って、この（４）に記載の発明によれば、多くの人の振動分別閾以上とすることができ、多くの人が振動デバイスの振動を感じることができるようになる。
（５）請求項５〜７のいずれか１つに記載の振動デバイスの振動加速度の決定方法において、
前記測定段階は、前記被験者の前記振動刺激に対する感覚評価に基づいて、前記振動加速度を測定する段階であることを特徴とする振動デバイスの振動加速度の決定方法。
【００８４】
従って、この（５）に記載の発明によれば、人の感覚によって振動が認識され、操作される振動デバイスにおいて、有効な評価に基づいて振動加速度を測定することができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項１〜４，６及び７に記載の発明によれば、ほとんどの人が振動を感じることができるような振動デバイスを提供することができる。
【００８６】
加えて、請求項３及び７に記載の発明によれば、ほとんどの人が振動を不快に感じないような振動デバイスを提供することができる。
加えて、請求項５に記載の発明によれば、車両内において使用される振動デバイスの設計の正確性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の車両用ディスプレイシステムの斜視図。
【図２】同じく、タッチトレーサの部分断面図。
【図３】同じく、タッチトレーサの部分断面図。
【図４】同じく、車両用ディスプレイシステムの電気的構成図。
【図５】同じく、実験に使用した車両の状況図。
【図６】同じく、振動分別閾の測定結果を示すグラフ。
【図７】同じく、推奨振動加速度の測定結果を示すグラフ。
【符号の説明】
Ａ１，Ａ２…振動加速度、Ｒ…振動感受率、１４…振動デバイスとしてのタッチ操作入力装置（タッチトレーサ）、２５…接触部材としての入力パッド、２７…加振手段を構成するソレノイド、４１…制御手段としてのＣＰＵ、４２…記憶部としてのＲＯＭ、４５…加振手段を構成する振動制御部、５０…車両、５４…振動部材としての振動板、５５…被験者。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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