(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチパネルを備えた電子装置と振動装置を含む入力システムであって、
前記電子装置は、
少なくともタッチパネルを備え、操作対象を表示する表示手段と、
前記表示手段内に備えられ、前記タッチパネルへの入力を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果を前記振動装置に伝達する伝達手段とを有し、
前記振動装置は、
前記伝達手段により伝達された検知結果に基づき振動する振動手段を有し、
前記振動手段は、アームレスト内に設けられ、
前記表示手段は、前記アームレストと離間して設置される、入力システム。
【請求項２】
前記振動手段は、前記タッチパネルへの入力操作に応じた振動をする、請求項１に記載の入力システム。
【請求項３】
前記振動手段は、前記タッチパネルの面に対しほぼ垂直方向に振動する、請求項１または２に記載の入力システム。
【請求項４】
前記タッチパネルは、中央のコンソールボックスに位置し、前記アームレストは、運転席と助手席との間に位置する、請求項１ないし３いずれか１つに記載の入力システム。
【請求項５】
前記アームレストと前記タッチパネルの距離は、ユーザーの肘がアームレスト上に位置するときに、ユーザーの指がタッチパネルに接触可能な距離である、請求項１ないし３いずれか１つに記載の入力システム。
【請求項６】
前記検知手段は、タッチパネルへの入力操作の態様を認識する認識手段を含み、前記伝達手段は、認識結果を出力し、前記振動手段は、前記認識結果に応じた振動を行う、請求項１ないし４いずれか１つに記載の入力システム。
【請求項７】
前記入力操作の態様は、シングルタッチ、マルチタッチ、ロングタッチ、ピンチイン、ピンチアウト、またはフリックのいずれかを含む、請求項６に記載の入力システム。
【請求項８】
操作対象を表示するタッチパネルを備えた電子装置と振動装置を含むシステムの入力方法であって、
前記タッチパネルへのタッチ操作入力を検知したとき、当該検知結果を前記振動装置へ提供し、
前記振動装置は、前記検知結果に応じて振動し、
前記振動装置は、ユーザーが前記タッチパネルを操作するときに肘を置くのに利用されるアームレスト内に配され、
前記タッチパネルは、前記アームレストと離間して設置される、入力方法。
【請求項９】
前記アームレストは、運転席と助手席との間に配置され、前記振動装置は、タッチパネルの面とほぼ垂直方向に振動を与える、請求項８に記載の入力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルの入力システムに関し、特にタッチパネルへの入力操作の認識結果を振動により伝達する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルは、液晶画面上等に設けられた入力インターフェイスの一種であり、近年では、パーソナルコンピュータ、タブレット端末、銀行のＡＴＭ、券売機、ナビゲーション装置等、様々な電子装置の入力手段として広く利用されている。タッチパネルへの入力は、専用のタッチペンやユーザー自身の指等をタッチパネルに接触させ、接触位置を検出する。タッチパネルには、圧力を感知する感圧式や、静電気を感知する静電式が知られている。
【０００３】
タッチパネルの入力操作は、キーボタンからの入力操作に比べ、入力した際の感触が少ない。このため、正しく入力操作が行えているか否かを判別することが難しい場合がある。
【０００４】
タッチパネルによる入力をより感覚的に認知するため、特許文献１には、タッチパネルへの入力操作に連動して運転者の背部を複数個所振動させる技術が開示されている。特許文献２には、モニタに表示された映像に応じた振動をプレイヤへ確実に伝えることができるゲーム装置用座席が開示されている。また、特許文献３には、キーボードのパームレストに振動モータを備えた技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２４２３９０号公報
【特許文献２】特開２００７−３２５７５０号公報
【特許文献３】特開２０１２−８４０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車両に搭載されるタッチパネルを備えたディスプレイは、コンソールボックスの中央、すなわち運転者用のコックピットパネルに隣接した位置に設置されることが多い。また、ディスプレイのサイズは、視認性を向上させるために大きくなりつつある。そのような状況下で、タッチパネル自体を振動させて入力操作に対する結果を伝えることも可能であるが、タッチパネル画面の大型化が進みシームレスなデザインが要求される場合、大画面全体を振動させるには、非常に強力なアクチュエータが必要となり、表示装置に対する振動の影響が懸念される。それ故、タッチパネルのサイズや配置を考慮した適切な入力操作のフィードバック機能が求められる。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、車両に搭載されるタッチパネルのサイズおよび配置に適した入力システムおよび入力方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る入力システムは、タッチパネルを備えた電子装置と振動装置を含むものであって、前記電子装置は、少なくとも前記タッチパネルを備えた表示手段と、タッチパネルへの入力を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果を前記振動装置に伝達する伝達手段とを有し、前記振動装置は、前記伝達手段により伝達された検知結果に基づき振動する振動手段を有し、前記振動手段は、アームレスト内に設けられる。
【０００９】
好ましくは前記振動手段は、前記タッチパネルへの入力操作に応じた振動をする。好ましくは前記振動手段は、前記タッチパネルの面に対しほぼ垂直方向に振動する。好ましくは前記タッチパネルは、中央のコンソールボックスに位置し、前記アームレストは、運転席と助手席との間に位置する。好ましくは前記アームレストと前記タッチパネルの距離は、ユーザーの肘がアームレスト上に位置するときに、ユーザーの指がタッチパネルに接触可能な距離である。好ましくは前記検知手段は、タッチパネルへの入力操作の態様を認識する認識手段を含み、前記伝達手段は、タッチパネルへの入力操作の態様に応じた認識結果を出力し、前記振動手段は、前記認識結果に応じた振動を行う。好ましくは前記入力操作の態様は、シングルタッチ、マルチタッチ、ロングタッチ、ピンチイン、ピンチアウト、またはフリックのいずれかを含む。
【００１０】
本発明に係る入力方法は、タッチパネルを備えた電子装置と振動装置を含むシステムにおけるものであって、前記タッチパネルへの入力を検知したとき、当該検知結果を前記振動装置へ提供し、前記振動装置は、前記検知結果に応じて振動し、前記振動装置は、ユーザーが前記タッチパネルを操作するときに肘を置くのに利用されるアームレスト内に配される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、振動手段をアームレスト内に設けることで、タッチパネル全体を振動させることなく、アームレストを介して入力操作の認識結果をユーザーに伝えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係る入力システムを搭載する車内環境を説明する図である。
【図２】本発明の実施例に係る入力システムの構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係る振動制御プログラムの機能的な構成を示すブロック図である。
【図４】入力操作パターンと振動操作パターンとの関係を規定したテーブルである。
【図５】本実施例の入力システムの動作を説明するフローチャートである。
【図６Ａ】図１に示す車内環境においてタッチパネルへの入力を行うときの俯瞰図である。
【図６Ｂ】本実施例の入力システムにおける振動アクチュエータの振動方向を説明する図である。
【図７】本実施例の振動装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明の１つの好ましい態様では、入力システムは、タッチパネル式の入力を含む電子装置と当該電子装置から出力される信号に応答して動作する振動装置とを含んで構成される。電子装置は、好ましくは車両に固定された車載装置である。車載装置の機能は、特に制限されないが、ナビゲーション機能、オーディオ・ビデオデータを再生する機能、テレビ・ラジオ放送を受信する機能などを備えることが可能である。
【実施例】
【００１４】
次に、本発明の実施例に係る入力システムについて図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施例の入力システムが搭載される車内環境の一例を示している。同図に示すように、運転席３０と助手席４０との間には、運転者または同乗者の肘を置くための領域を提供可能なアームレスト２０が配置される。アームレスト２０は、後述するように、内部に振動アクチュエータを内蔵し、タッチパネルの入力操作に応答して振動することができる。運転席３０の正面には、ハンドル５０を介してコックピットパネル６０が配置される。コックピットパネル６０は、スピードメータ等の計器類が包含される。コックピット６０に隣接したセンターコンソール７０には、表示部１２０が配置される。好ましい例では、表示部１２０は、アームレスト２０と対向するような位置にある。センターコンソール７０に隣接して、助手席４０の正面にはダッシュボード８０などが配置される。
【００１５】
図２は、本発明の実施例に係る入力システムの構成例を示した図である。本実施例に係る入力システム１０は、車載装置１００と振動装置２００とを含んで構成される。車載装置１００は、入力部１１０、表示部１２０、ナビゲーション部１３０、記憶部１４０、音声出力部１５０、外部インターフェイス部１６０、制御部１７０などを含んで構成される。但し、図２の構成は例示であり、車載装置１００の構成はこれに限定されない。例えば、車載装置１００は、オーディオ・ビデオデータを再生する再生部、テレビ放送やラジオ放送を受信する受信部、スマートフォンなどの外部機器を接続する接続部、ネットワーク等を介してクラウドサーバなどと無線通信を可能にする無線通信部などを備えることができる。
【００１６】
入力部１１０は、ユーザーからの入力を受け取り、車載装置１００とのヒューマンマシンインターフェイスを提供する。入力部１１０は、キーボード、マウス、音声認識などを含む。
【００１７】
表示部１２０は、液晶パネル等のディスプレイ１２２と、当該ディスプレイ１２２に積層されるタッチパネル１２４とを含む。タッチパネル１２４は、ユーザーの指や専用ペンなどが接近または接触したとき、その座標位置を入力情報として制御部１７０へ伝える。表示部１２０は、上記したように図１のセンターコンソール７０に配置される。
【００１８】
ナビゲーション部１３０は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号、ジャイロセンサや加速度センサなどの検出信号から算出された自車位置周辺の道路地図を表示したり、目的地までの経路を探索し、これを案内する機能を有する。
【００１９】
記憶部１４０は、ナビゲーション部１３０に利用される道路地図データを記憶したり、制御部１７０が実行するプログラム等を記憶する。車載装置１００が、マルチメディアの再生部を含むとき、記憶部１４０には、オーディオデータやビデオデータが記憶される。音声出力部１５０は、ナビゲーション部１３０による音声案内や、オーディオデータが再生されたときの音声を出力する。また、音声出力部１５０は、タッチパネル１２４への入力操作に対する認識結果を出力することもできる。
【００２０】
外部インターフェイス部１６０は、振動装置２００と車載装置１００とを接続し、両装置間において双方向のデータの送受を可能にする。外部インターフェイス１６０は、タッチパネル１２４への入力操作が行われたとき、振動装置２００を振動させるための駆動信号を送信する。外部インターフェイス部１６０と振動装置２００間の接続は、通信ケーブル等による有線接続であっても良いし、無線通信による無線接続であっても良い。
【００２１】
制御部１７０は、マイクロプロセッサやマイクロコントローラ、プログラムやデータ等を格納するＲＯＭ／ＲＡＭを包含することができる。制御部１７０は、車載装置１００の全体の動作を制御するが、ここでは、特に振動装置２００を制御する機能を詳細に説明する。
【００２２】
振動装置２００は、図１に示すアームレスト２０内に配置される。振動装置２００は、車載装置１００と接続される外部インターフェイス部２１０と、振動アクチュエータ２２０と、振動アクチュエータ２２０を制御する制御部２３０とを含む。外部インターフェイス部２１０は、振動アクチュエータ２２０を駆動するための駆動信号を車載装置１００から受け取り、これを制御部２３０へ提供する。制御部２３０は、受け取った駆動信号に基づき振動アクチュエータ２２０の振動を制御する。
【００２３】
振動アクチュエータ２２０は、図１のアームレスト２０内に内蔵され、自身が振動することにより、アームレスト２０の表面上の物体に振動を与える。振動アクチュエータ２２０は、公知の技術を用いて構成することができ、例えば、リニアモータと駆動機構との組合せなどから構成することができる。
【００２４】
車載装置１００は、タッチパネル１２４への入力操作が行われたとき、当該入力操作の検知結果をユーザーにフィードバックするため、振動装置２００を駆動させる。好ましい例では、車載装置１００は、振動装置２００を制御するための振動制御プログラムを包含し、制御部１７０が当該振動制御プログラムを実行する。
【００２５】
図３は、本実施例の振動制御プログラムの機能的な構成を示すブロック図である。振動制御プログラム３００は、タッチパネル１２４に入力された座標信号を受け取る座標信号受信部３１０、受け取った座標信号に基づき入力操作を認識する入力操作認識部３２０、認識された入力操作に基づき振動パターンを決定する振動パターン決定部３３０、決定された振動パターンに基づき振動アクチュエータ２２０を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部３４０、および駆動信号を外部インターフェイス部１６０を介して振動装置２００へ送信する駆動信号送信部３５０とを有する。
【００２６】
入力操作認識部３２０は、例えば、記憶部１５０に記憶されている入力操作を判定する入力操作パターンと、受信した座標信号とを比較することにより、入力操作を認識する。入力操作認識部３２０は、受信した座標信号からシングルタッチ、マルチタッチ、ロングタッチ、ピンチイン、ピンチアウト、フリックなどの入力操作を認識する。さらに好ましい例では、入力操作認識部３２０は、認識された入力操作が有効な入力操作か否かを判定するようにしてもよい。これは、認識された入力操作が、表示されている画面での入力受付に該当するか否かを判定するものである。例えば、画面に入力ボタンのアイコンが表示されているとき、当該入力ボタンの表示位置と異なる座標位置でのシングルタッチが認識されたとき、そのような入力操作は有効でないものと認識される。
【００２７】
振動パターン決定部３３０は、入力操作認識部３２０で認識された入力操作パターンに基づき、振動アクチュエータ２２０を振動させる際の振動パターンを決定する。図４は、入力操作パターンと振動操作パターンとの関係を規定したテーブルを示している。振動パターン決定部３３０は、例えば、図４に示すテーブルを記憶し、当該テーブルを参照することで、認識された入力操作パターンに対応する振動パターンを決定する。
【００２８】
駆動信号生成部３４０は、振動パターン決定部３３０で決定した振動パターンに対応する駆動信号を生成する。好ましくは、駆動信号生成部３４０は、ユーザーがタッチパネル１２４にタッチしている期間に同期するように駆動信号を生成する。例えば、振動アクチュエータ２２０の１サイクル分の振幅による振動をさせる駆動信号を生成したり、ドラッグ操作のようなロングタッチであると認識された場合は、ドラック操作が終了するまで継続して振動させる駆動信号を生成することができる。なお、ここでは、入力操作パターンに応じた振動パターンを決定するようにしたが、必ずしもこれに限らず、振動パターンは一種類であってもよい。また、図４に示すような入力操作パターンは一例であり、入力操作パターンは、設計等に応じて適宜変更し得るものである。駆動信号生成部３４０によって生成された駆動信号は、駆動信号送信部３５０に提供され、駆動信号送信部３５０は、駆動信号を振動装置２００に送信する。
【００２９】
次に、振動制御プログラム３００の動作のフローチャートを図５に示す。先ず始めに、図１に示すような車内環境において、運転者または搭乗者が、アームレスト２０上に肘を置き、そして指でタッチパネル１２４を操作する。このユーザーのタッチ操作が検知されると（Ｓ１００）、座標信号が座標信号受信部３１０によって受信される（Ｓ１０２）。次に、入力操作認識３２０によって、入力操作の座標信号と入力操作判定用のパターンデータとが比較され、入力操作が認識される（Ｓ１０４）。次に、認識された入力操作パターンに対応する振動パターンが振動パターン決定部３３０によって決定され（Ｓ１０６）、駆動信号生成部３４０によって駆動信号が生成される（Ｓ１０８）。生成された駆動信号は振動装置２００に送信される（Ｓ１１０）。振動装置２００は、駆動信号を受信すると（Ｓ１１２）、振動パターンに沿った振動を振動アクチュエータに実行させる（Ｓ１１４）。これにより、ユーザーは、肘に伝達された振動によって、入力操作が認識されたことを知る。また、図５のフローでは、入力操作が有効な入力と認識されていることを前提としたが、もし、入力操作が無効なもの（例えば、入力ボタンのアイコンの表示位置と異なる座標をタッチしたような場合）には、振動が伝達されないようにすることができる。これにより、ユーザーは、入力操作が有効でないことを認識する。あるいは、入力操作が無効である場合には、振動アクチュエータに特殊な振動を与えることで、それをユーザーに認識させるようにしてもよい。
【００３０】
次に、タッチパネルへの入力が行われるときの俯瞰図を図６Ａに示す。図６Ａは、図１に示すような車内環境で車載装置１００を操作する場合を想定する。本実施例に係る入力システムは、同図に示すように、ユーザーＵがアームレスト２０に肘を接触させた状態で電子装置１００のタッチパネルを操作する。アームレスト２０の中には振動アクチュエータ２２０が設置されており、経路Ｓ１を通って駆動信号が送信されると、振動アクチュエータ２２０が振動し、アームレスト２０全体が振動する。アームレスト２０は、振動アクチュエータ２２０の振動をユーザーＵに伝達することが必要であるため、振動を伝えやすい素材であることが望ましい。
【００３１】
次に、本実施例の入力システムの振動アクチュエータの振動方向について説明する。図６Ｂに示すように、タッチパネル１２４を含む電子装置１００とアームレスト２０は、タッチパネル面に対して垂直であり、かつ、タッチパネル面の中心から伸びる垂線Ｌ上にアームレスト２０がくるように設置される。このような設置にすることにより、ユーザーＵがアームレスト２０に肘を接触させながらタッチパネル１２４を操作すると、ユーザーＵの指先から肘にかけての部分が自然と垂線Ｌと平行になる。なお、図１に示すような車内環境においては、アームレスト２０と車載装置１００が備え付けられるセンターコンソール７０は同一直線上に設置されるため、運転席３０からの操作および助手席４０からの操作であることを問わず、ユーザーが特に意識しなくとも、腕が一直線になるような状態で操作することができる。このような入力状況でアームレスト２０を垂線Ｌ方向の振幅で振動させると、支点Ｐ１から接触点Ｐ２方向にＺ１ベクトル成分方向の力が働くことになる。支点Ｐ１と接触点Ｐ２を結ぶ直線（すなわち、ユーザーＵの肘から指先にかけての部分）は、タッチパネル面に対して垂直である垂線Ｌと平行であるため、ベクトルＺ１成分の力に対する反力が、タッチパネル１２４からＺ２ベクトル成分方向に発生する。ユーザーＵは、このＺ２ベクトル成分の反力を接触点Ｐ２で感知することにより、指先に振動を感じることができるようになる。
【００３２】
次に、振動装置２００の振動運動を説明する断面図を図７に示す。図７は、図６（Ｂ）に記載の入力システムを垂線Ｌの平行面で切断した断面図である。アームレスト２０の内部に備えられた振動アクチュエータ２２０は、アームレスト２０の全体を振動させることができる。さらに振動アクチュエータ２２０は、振動モータ２２０Ｍと、振動モータ２２０Ｍに連結された図示しない振動部材（例えば、カムやリンクなど）とを含むことができ、振動モータ２２０Ｍを回転させることで、垂線Ｌと平行であるＺ１ベクトル成分方向に振動を発生させることができる。車載装置１００から経路Ｓ１を通って駆動信号が伝達されると、振動モータ２２０Ｍは回転運動を行い、振動装置２００全体をＺ１ベクトル成分方向に１または複数回振幅させる。この振幅を微小にすることで、Ｚ１ベクトル成分方向に振動を発生させることができる。なお、Ｚ１ベクトル成分方向への振動の発生方法は、図７に記載の態様に限られるものではなく、種々の方法によって振動を発生させても良い。
【００３３】
Ｚ１ベクトル成分方向への振動が発生し、かつ、支点Ｐ１および接触点Ｐ２に接触している実物体がある場合（例えば、図５（Ｂ）に示すように、ユーザーＵの肘がＰ１に接触し指先がＰ２に接触している場合）、当該実物体は、タッチパネル１２４の面からＺ２ベクトル成分方向に反力を受けることになる。このとき、Ｚ２ベクトル成分方向の反力は、Ｚ１ベクトル成分方向とほぼ同様の振動を実物体に与えることができる。すなわち、ユーザーＵは、Ｚ２ベクトル成分方向の振動を感知することで、タッチ箇所が振動しているときと類似の感覚を得ることができる。
【００３４】
振動モータ２２０Ｍは、振動パターンに応じて種々の振動を与えることが可能である。振動モータ２２０Ｍの回転速度を変更したり、振動モータ２２０Ｍを間欠的に回転させることで、振動アクチュエータは種々の振動をすることができる。なお、図７には、単一の振動モータ２２０Ｍを例示するが、振動モータ２２０Ｍは、複数であってもよい。さらに複数の振動モータ２２０Ｍを取り付けた場合には、各振動モータ２２０Ｍの回転軸が直交するように配置することで、３次元的な方向の振動を実現することも可能である。
【００３５】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０：入力システム                    ２０：アームレスト
３０：運転席                          ４０：助手席
５０：ハンドル                        ６０：コックピット
７０：センターコンソール            １００：車載装置
１１０：入力部                        １２０：表示部
１２２：ディスプレイ                  １２４：タッチパネル
１３０：ナビゲーション部              １４０：記憶部
１５０：音声出力部                    １６０：外部インターフェイス部
１７０：制御部                        ２００：振動装置
２１０：外部インターフェイス部        ２２０：振動アクチュエータ
２３０：制御部                        ３００：振動制御プログラム
３１０：座標信号受信部                ３２０：入力操作認識部
３３０：振動パターン決定部            ３４０：駆動信号生成部
３５０：駆動信号送信部                    Ｌ：垂線
Ｐ１：支点                            Ｐ２：接触点
Ｓ１：経路                              Ｕ：ユーザー
Ｚ１：ベクトル成分                    Ｚ２：ベクトル成分
２２０Ｍ：振動モータ
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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