(57)【要約】【課題】  指示操作を確実に行わせて誤操作を防止することができると共に、操作負荷の上昇や操作効率の悪化を招来することなく、誤操作防止と良好な操作性の確保とを両立させる。【解決手段】  多方向入力操作装置は、レバー位置検出部１３によってレバー部１１の変位量を検出し、操作開始直後におけるレバー部１１の初期変位量に基づいて、レバー制御演算部１４によって操作者の操作意図を推定し、推定した操作者が意図する操作に応じて、操作反力を変更するので、操作者の意図する操作をサポートするように操作反力を調整することができる。したがって、この多方向入力操作装置によれば、指示操作を確実に行わせて誤操作を防止することができると共に、操作負荷の上昇や操作効率の悪化を招来することなく、誤操作防止と良好な操作性の確保とを両立させることができる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作端の中立位置からの変位量を検出して操作入力とすると共に、前記操作端にかかる操作反力を動的に制御する多方向入力操作装置において、
前記操作端の変位量を検出する変位量検出手段と、
前記変位量検出手段によって検出された前記操作端の操作開始直後における変位量に基づいて、操作者の操作意図を推定する操作意図推定手段と、
前記操作意図推定手段によって推定された前記操作者が意図する操作に応じて、操作反力を変更する操作反力変更手段と
を備えることを特徴とする多方向入力操作装置。
【請求項２】
前記操作意図推定手段は、前記変位量検出手段によって検出された前記操作端の操作開始直後における中立位置からの変位量に基づいて、前記操作者が選択しようとしている表示画面上の選択対象の位置を推定し、
前記操作反力変更手段は、前記選択対象を指示した時点で前記操作端が中立位置に戻る操作反力を変更することを特徴とする請求項１に記載の多方向入力操作装置。
【請求項３】
前記操作意図推定手段は、前記操作端の操作開始直後における中立位置からの変位量に基づいて、前記操作者が表示画面範囲外の選択対象を選択しようとしていることを推定し、
前記操作反力変更手段は、表示画面切替後の所定の選択対象を指示した時点で前記操作端が中立位置に戻る操作反力を変更することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多方向入力操作装置。
【請求項４】
前記操作反力変更手段は、前記選択対象を指示した時点で、前記操作端が中立位置に戻る操作反力を増加させることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の多方向入力操作装置。
【請求項５】
前記操作反力変更手段は、前記選択対象を指示した時点で、前記操作端を加振することを特徴とする請求項２〜請求項４の何れかに記載の多方向入力操作装置。
【請求項６】
前記操作反力変更手段は、前記操作端の中立位置からの変位量に基づいて操作の終了を判定し、操作反力の変更の時系列変化である変更スケジュールをリセットすることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の多方向入力操作装置。
【請求項７】
前記操作意図推定手段は、前記操作端の操作開始直後における中立位置からの変位量と操作結果とを記録する操作履歴記録手段を有し、前記操作端の操作開始直後における中立位置からの変位量と操作結果との分布に基づいて、操作意図を推定することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の多方向入力操作装置。
【請求項８】
現在の操作者の着座位置を識別する操作者識別手段を備え、
前記操作意図推定手段は、前記操作者識別手段によって識別した着座位置の操作者毎に、操作意図を推定することを特徴とする請求項７に記載の多方向入力操作装置。
【請求項９】
前記操作意図推定手段は、回帰分析処理又は判別分析処理を行って前記操作者が選択しようとしている表示画面上の選択対象の位置を推定することを特徴とする請求項７に記載の多方向入力操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作端の中立位置からの変位量を検出して操作入力とすると共に、前記操作端にかかる操作反力を動的に制御する多方向入力操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、誤操作防止対策を備えた車載機器操作用スイッチとしては、例えば下記の特許文献１に記載された技術が知られている。
【０００３】
この特許文献１には、車両が急加速や急減速を行っている状態を各種センサ情報より判定し、このような状態であると判定した場合には、スイッチ操作が行われても、スイッチ信号を車載機器側に出力しないように制御する車載機器操作装置が開示されている。これにより、この車載機器操作装置は、搭乗者の姿勢が不安定になりがちな状況における車載機器のスイッチ誤操作を防止することができるとしている。
【特許文献１】特開２０００−１００２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の車載機器操作装置においては、誤操作防止対策として、誤操作が発生しやすい状況におけるスイッチ入力を無視するようにしているものの、スイッチ操作自体は可能であるため、操作者によっては、スイッチを操作したにもかかわらず車載機器が作動しないことを当該車載機器の異常と誤認する可能性があった。そして、従来の車載機器操作装置においては、このような操作者の誤認が発生するのに起因して、例えばディスプレイの注視やスイッチの再操作といった行動に発展し、操作者にさらなる操作負荷を与える可能性があるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した問題に鑑みて提案されたものであり、指示操作を確実に行わせて誤操作を防止することができると共に、操作負荷の上昇や操作効率の悪化を招来することなく、誤操作防止と良好な操作性の確保とを両立させることができる多方向入力操作装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る多方向入力操作装置では、変位量検出手段によって操作端の変位量を検出し、変位量検出手段によって検出された操作端の操作開始直後における変位量に基づいて、操作意図推定手段によって操作者の操作意図を推定し、操作意図推定手段によって推定された操作者が意図する操作に応じて、操作反力変更手段によって操作反力を変更することにより、上述の課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る多方向入力操作装置によれば、操作端の操作開始直後における変位量に基づいて、操作者の意図を推定し、推定される操作意図に応じて、操作反力を変更するので、操作者の意図する操作をサポートするように操作反力を調整することができる。したがって、本発明に係る多方向入力操作装置によれば、指示操作を確実に行わせて誤操作を防止することができると共に、操作負荷の上昇や操作効率の悪化を招来することなく、誤操作防止と良好な操作性の確保とを両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００９】
この実施形態は、操作端の中立位置からの変位量を検出して操作入力とすると共に、操作端にかかる操作反力を動的に制御する多方向入力操作装置である。
【００１０】
本発明は、以下に説明する第１実施形態及び第２実施形態に係る多方向入力操作装置に適用される。
【００１１】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態に係る多方向入力操作装置について説明する。
【００１２】
第１実施形態に係る多方向入力操作装置は、操作方向が１軸であるレバー型のものに適用される。この多方向入力操作装置は、レバー部の操作開始直後における変位量（以下、「初期変位量」という。）に基づいて、操作者が選択しようとしている表示画面上のメニュー位置又はメニューの頁切替の意図を推定し、選択しようとしているメニュー位置又は頁切替を意図していると推定した場合には、当該選択しようとしているメニュー位置又は頁切替後の所定の初期メニュー位置でレバー部が中立位置に戻りやすくなるように、当該レバー部の操作反力パターンを変更し、誤操作の防止と良好な操作性との両立を図るものである。ここで、操作反力パターンとは、レバー部の変位位置に応じた操作反力の変化を示すパターンである。
【００１３】
多方向入力操作装置におけるレバー部は、図１に外観構成を示すように、操作面から突設され矢印ａで示す１次元方向への傾倒操作、及び矢印ｂで示す方向への押し込み操作が可能とされるレバー部１１が操作端として設けられている。
【００１４】
この多方向入力操作装置は、操作者から視認可能な表示画面上に表示される例えば図２に示すような複数のメニュー項目が羅列されてなる選択メニューリストを操作対象としている。そして、この多方向入力操作装置では、レバー部１１が傾倒操作されることによってカーソルＣＲを移動させてメニュー項目を順次選択表示させ、所望のメニュー項目をカーソルＣＲによって選択表示させている状態でレバー部１１が押し込まれることによって、メニュー項目の決定操作がなされる。
【００１５】
ここで、レバー部１１の傾倒操作とカーソルＣＲの移動との関係は、レバー部１１の中立位置からの変位量に比例した速度でカーソルＣＲが移動する操作系であるいわゆる「レート・コントロール」に基づくものである。したがって、多方向入力操作装置においては、レバー部１１が傾倒する変位量が大きくされるほど、カーソルＣＲの移動表示を高速で行うので、選択項目の多い選択メニューリストにおいても効率よく操作させることができるようになっている。
【００１６】
その反面、「レート・コントロール」に基づく多方向入力操作装置は、いわゆるジョグダイヤルのような、操作量がカーソル移動量に比例する操作系であるいわゆる「ポジション・コントロール」とは異なり、レバー部１１の動きとカーソルＣＲの動きとに直接的な対応関係がない。したがって、この多方向入力操作装置では、カーソルＣＲを操作者の意図に従って表示制御させるには、操作者による表示画面の注視の必要があり、また、所望のメニュー項目にカーソルＣＲを停止させるのが比較的難しいという欠点がある。特に、この種の多方向入力操作装置は、車両に搭載する場合には、走行中の操作はもちろんのこと、停車時の操作においても、表示画面を注視しにくい環境であるため、上述した欠点が顕在化する。
【００１７】
第１実施形態に係る多方向入力操作装置は、このようなレバー部１１の操作にともなう本質的な欠点を克服することにより、誤操作の防止と良好な操作性との両立を図るものである。なお、レバー型の多方向入力操作装置は、小型であるので設置場所の自由度が高く、車両に搭載する場合には、少なくともレバー部１１を例えばステアリング上といった車両乗員から操作可能な位置に設置することも可能であり、操作性の良好な運転者用入力操作装置を構成することができる。
【００１８】
［第１実施形態に係る多方向入力操作装置の構成］
第１実施形態に係る多方向入力操作装置１は、図３にその機能的な構成を示すように、上述した操作端であるレバー部１１に加え、このレバー部１１の傾倒方向にトルクを発生させるレバー駆動部１２と、レバー部１１の変位量及び押し込み操作を検出するレバー位置検出部１３と、操作者の操作意図を推定して操作者が意図する操作をサポートするように操作反力パターンの時系列変化（以下、「スケジュール」という。）を決定するレバー制御演算部１４と、外部の操作・表示処理演算部２との間で情報の授受を行う通信部１５とを備える。
【００１９】
また、この多方向入力操作装置１には、操作者の操作内容に応じて表示内容を制御するための操作・表示処理演算部２及び情報処理演算部３、操作・表示処理演算部２からの表示データに従って各種情報を表示する表示部４が接続される。
【００２０】
レバー駆動部１２は、レバー制御演算部１４から供給されるトルク制御信号に基づいて、レバー部１１の傾倒方向にトルクを発生し、当該レバー部１１を駆動し、操作者に操作反力を与える。
【００２１】
レバー位置検出部１３は、レバー部１１の変位量及び押し込み操作を検出し、検出した位置検出信号をレバー制御演算部１４に供給する。
【００２２】
レバー制御演算部１４は、レバー位置検出部１３から供給される位置検出信号をディジタル化してレバー位置情報に変換し、多方向入力装置１が接続する外部の操作・表示処理演算部２から入力されるメニュー状態情報とレバー位置情報とに基づいて、現在のカーソル位置を算出し、カーソル位置情報とレバー押し込み操作情報とを通信部１５を介して操作・表示処理演算部２に出力する。
【００２３】
また、レバー制御演算部１４は、レバー部１１の変位量に基づいて、後に詳述する各種処理を実行することによって、操作者の操作意図として、選択位置又は頁切替意図を推定する。そして、レバー制御演算部１４は、推定結果とメニュー状態情報とに基づいて、操作者が意図する操作をサポートするように操作反力パターンのスケジュールを決定し、決定した操作反力パターンのスケジュールとレバー位置情報とに基づいて、現在のレバー部１１における発生トルク量を算出し、この発生トルク量を示すトルク制御信号をレバー駆動部１２に供給する。
【００２４】
通信部１５は、レバー制御演算部１４から供給されるカーソル位置情報とレバー押し込み操作情報とを操作・表示処理演算部２に出力すると共に、操作・表示処理演算部２から入力されるメニュー状態情報をレバー制御演算部１４に供給する。
【００２５】
このような多方向入力操作装置は、例えば車両におけるインストルメントパネル内等に設けられる操作・表示処理演算部２に接続される。この操作・表示処理演算部２は、通信部１５の通信方式と同じ通信方式に基づく図示しない通信部を内部に有し、通信部１５から入力されるカーソル位置情報に基づいて、現在選択されているメニュー項目を特定する。また、操作・表示処理演算部２は、レバー押し込み操作情報を入力すると、選択されているメニュー項目の決定を認識し、この選択及び決定されたメニュー項目を、インストルメントパネル内等に設けられる情報処理演算部３に出力する。
【００２６】
これに応じて、情報処理演算部３は、操作・表示処理演算部２からの情報に基づいて、選択及び決定されたメニュー項目に対応する所定の情報処理を行い、必要に応じて、次の選択メニューリストを操作・表示処理演算部２に出力する。また、操作・表示処理演算部２は、新しい選択メニューリストが情報処理演算部３から入力された場合には、多方向入力操作装置１に出力するメニュー状態情報を更新する。さらに、操作・表示処理演算部２は、現在の選択メニューリスト及びカーソル位置に基づいて表示データを読み出し、車両乗員から目視可能な位置に設けられる表示部４の表示画面上に、例えば図２に示すような選択メニュー画像を表示させる。
【００２７】
なお、ここでは、操作・表示処理演算部２と情報処理演算部３は、別個の機能であるものとして説明したが、これらの機能を１つの装置を用いて実現してもよい。
【００２８】
また、レバー制御演算部１４と操作・表示処理演算部２との機能分担は、必ずしも上述した通りである必要はなく、レバー制御演算部１４で行うものとした操作反力パターンのスケジュールを操作・表示処理演算部２によって決定し、レバー制御演算部１４に現在の操作反力パターンを出力し、レバー制御演算部１４によって現在の操作反力パターンとレバー位置情報とに基づいて、現在の発生トルク量を算出するような構成としてもよい。
【００２９】
さらには、操作・表示処理演算部２によって現在の発生トルク量の算出までを行うような構成としてもよい。ただし、この場合には、発生トルク量をリアルタイムで操作・表示処理演算部２から多方向入力操作装置１に出力する必要があるので、操作・表示処理演算部２と通信部１５との間で行われる通信を、非常に高速に行う必要がある。
【００３０】
なお、以下では、説明の便宜上、上述したように、レバー制御演算部１４により、操作者の操作意図を推定し、操作者が意図する操作をサポートするように操作反力パターンのスケジュールを決定し、現在の発生トルク量を算出するものとして説明する。
【００３１】
「多方向入力操作装置１の具体的な構成例」
このような多方向入力操作装置１の具体的な構成例としては、図４に示すものが挙げられる。
【００３２】
すなわち、レバー位置検出部１３は、レバー部１１の傾倒動作を光学的に検知するフォトエンコーダ２１ａと、レバー部１１の押し込みを機械的に検知するタクトスイッチ２１ｂとを用いて構成することができる。
【００３３】
また、レバー制御演算部１４は、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）変換回路、上述した処理を実行するための制御プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵのワークエリアとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、レバー位置検出部１３を構成するフォトエンコーダ２１ａ及びタクトスイッチ２１ｂからの信号を入力して処理を行う制御回路４２を用いて構成することができる。
【００３４】
さらに、レバー駆動部１２は、レバー制御演算部１４を構成する制御回路２２からの信号を入力して操作反力を発生させるために、シャフト２３ａを介してレバー部１１に接続されている電動モータ２３ｂを用いて構成することができる。電動モータ２３ｂは、レバー部１１における操作端部１１ａに接続して当該レバー部１１を傾倒自在とする機構を有する台座１１ｂに対して、シャフト２３ａを介して直交して取り付けられている。このようなレバー駆動部１２は、電動モータ２３ｂの駆動力に応じて回転し、操作端部１１ａに操作反力を与える。
【００３５】
さらにまた、通信部１５は、レバー制御演算部１４を構成する制御回路２２に組み込まれている所定のシリアルインターフェース回路２４を用いて構成することができる。
【００３６】
なお、多方向入力操作装置は、この図４に示す構成以外であっても、同一機能を有する他の装置を用いて構成してもよい。
【００３７】
［操作者意図の推定処理、操作反力パターンのスケジュールの決定処理］
つぎに、レバー制御演算部１４による操作者の意図の推定処理、及び操作者が意図する操作をサポートする操作反力パターンのスケジュール決定処理について説明する。
【００３８】
ここでは、操作対象として、先に図２（ａ）と図２（ｂ）とに示したような２頁にわたる選択メニューリストを例として採用する。なお、図２（ａ）には、１頁目の表示画面例を示しており、図２（ｂ）には、２頁目の表示画面例を示している。すなわち、この選択メニューリストは、１頁が４項目のメニューからなり、２頁で合計８項目のメニューからなり、操作・表示処理演算部２から表示部４への表示データにより、表示内容が変化される。
【００３９】
また、この選択メニューリストは、操作・表示処理演算部２により、メニュー項目の表示位置が固定して表示され、レバー部１１の傾倒操作によってカーソルＣＲの表示位置が移動される。このような選択メニューリストにおいては、カーソルＣＲが図２（ａ）に示す１頁目の最下端のメニュー項目を選択表示した状態で、レバー部１１が正方向に傾倒された場合には、図２（ｂ）に示す２頁目に表示内容が切り替えられ、カーソルＣＲの表示位置が２頁目の最上端のメニュー項目を選択するように移動される。逆に、この選択メニューリストにおいては、カーソルＣＲの表示位置が２頁目の最上端のメニュー項目を選択した状態で、レバー部１１が負方向に傾倒された場合には、１頁目に表示内容が切り替えられ、カーソルＣＲの表示位置が１頁目の最下端のメニュー項目を選択した状態とされる。
【００４０】
［操作者意図の推定処理］
まず、レバー制御演算部１４による操作者の意図の推定処理について説明する。
【００４１】
ここで、カーソル表示をメニュー項目表示に重畳させて表示させたり、ポインタ表示をアイコン表示に重畳させて表示するような処理をポインティング処理というが、このポインティング処理に操作者が要する時間は、“Card, et al. 1983”に記載されているように、いわゆるフィッツ（Fitts）の法則にしたがうことが知られている。
【００４２】
［フィッツの法則の概要］
このフィッツの法則の概要について図５を用いて説明する。図５に示すように、カーソルＣＲによってターゲットＴＧを指示しようとする場合、フィッツの法則によれば、操作者によるポインティング作業に要する時間ＴＰＯＳは、初期状態におけるカーソルＣＲとターゲットＴＧとの距離Ｄと、ターゲットＴＧの幅Ｓとを用いて、次式（１）で表すことができる。
【００４３】
ＴＰＯＳ＝ＩＭ・ｌｏｇ２（２Ｄ／Ｓ）  ・・・（１）
なお、この上式（１）におけるＩＭは、カーソルＣＲをターゲットＴＧに位置させる１サイクル動作あたりの知覚時間τｐ、１サイクル動作あたりの認知時間τｃ、１サイクル動作あたりの運動時間τｍ、及び１サイクルの動作によるターゲットＴＧへの接近精度εを用いて、次式（２）で表されるパラメータである。
【００４４】
ＩＭ＝−（τｐ＋τｃ＋τｍ）／ｌｏｇ２ε  ・・・（２）
このようなフィッツの法則の導出過程は、以下のようになる。
【００４５】
まず、１サイクルのポインティング動作におけるターゲットＴＧへの接近精度εは、一定であるものとする。したがって、ｉサイクル目におけるカーソルＣＲとターゲットＴＧとの距離をＸｉとすると、次式（３）が成立する。なお、０サイクル目におけるカーソルＣＲとターゲットＴＧとの距離Ｘ０は、Ｘ０＝Ｄであることはいうまでもない。
【００４６】
ε＝Ｘｉ／Ｘｉ−１  ・・・（３）
そして、ｎサイクル目でカーソルＣＲがターゲットＴＧに到達したものとすると、次式（４）が成立する。
【００４７】
Ｘｎ＝εｎＤ＝Ｓ／２  ・・・（４）
この上式（４）をｎについて解くと、次式（５）となる。
【００４８】
ｎ＝−ｌｏｇ２（２Ｄ／Ｓ）／ｌｏｇ２ε  ・・・（５）
したがって、ポインティング作業に要する時間ＴＰＯＳは、次式（６）で表されることになる。
【００４９】
ＴＰＯＳ＝ｎ（τｐ＋τｃ＋τｍ）
＝−｛（τｐ＋τｃ＋τｍ）／ｌｏｇ２ε｝ｌｏｇ２（２Ｄ／Ｓ）
＝式（１）  ・・・（６）
ここで、このようなフィッツの法則の導出過程に注目し、上式（３）を用いると、カーソルＣＲの初期速度Ｖ１は、ポインティング動作１サイクルの周期をΔとすると、次式（７）で表されることになる。
【００５０】
Ｖ１＝（Ｘ０−Ｘ１）／Δ＝Ｘ０（１−ε）／Δ∝Ｘ０（＝Ｄ）  ・・・（７）
すなわち、カーソルＣＲの初期速度Ｖ１は、指示しようとしているターゲットＴＧまでの距離Ｄに比例する、ということが導出される。これは、感覚的には、遠くにあるターゲットＴＧを指示しようとするほど、ポインティング作業を行うための最初の操作を勢いよく行う傾向にある、ということである。
【００５１】
ここで、カーソルＣＲの移動速度とレバー部１１の変位量との関係は、上述したように、比例関係にある。したがって、レバー部１１の初期変位量は、操作者が指示しようとしているターゲットＴＧまでの距離に比例することになる。
【００５２】
そこで、レバー制御演算部１４では、この関係に基づいて、操作者が画面上のメニュー位置を選択しようとしている意図と、表示画面範囲外へのカーソル移動、すなわち、メニューの頁切替の意図とを推定する。
【００５３】
具体的には、操作者の意図を推定するにあたっては、レバー制御演算部１４は、レバー部１１の初期変位量と、その操作における最終的なカーソル移動量との分布に基づいて、後述の単回帰分析処理又は一変量判別分析処理を行うことにより、レバー部１１の初期変位量からカーソル移動量を予測する予測式を算出する。
【００５４】
［単回帰分析処理によるカーソル移動量予測式の算出処理］
まず、単回帰分析処理によるカーソル移動量予測式の算出処理について説明する。
【００５５】
単回帰分析処理におけるレバー初期変位量（横軸）と、カーソル移動量（縦軸）との関係を図６に示す。図６によれば、レバー部１１の初期変位量と、最終的なカーソル移動量との関係は、レバー初期変位量のＸ方向に多少のばらつきが出るものの、直線状の分布が形成される。したがって、このようなレバー部１１の初期変位量とカーソル移動量との関係について、単回帰分析処理によって回帰直線を求める。なお、Ｙ方向のばらつきがないのは、カーソル移動量は整数値でカウントするためである。
【００５６】
このとき、上述したフィッツの法則として表されるポインティング作業における操作時間に関する理論によれば、回帰直線の切片が“０”となるはずであるが、実際には、レバー部１１の中立位置のアソビや操作者の操作分解能に起因して、切片が“０”となることはない。また、レバー部１１と操作者との位置関係により、レバー部１１の正方向と負方向とでは操作条件が異なるので、回帰直線は、これら正方向と負方向とでは異なるものとなる。さらに、個人によってレバー部１１の操作の仕方が異なるので、回帰直線の傾き及び切片は、個人によって異なるものとなる。
【００５７】
以上のことから、レバー制御演算部１４により回帰直線を求めるためには、個人の操作履歴を使用し、レバー部１１の操作方向が正の場合と負の場合とで、独立して単回帰分析処理を実施する必要がある。
【００５８】
［単回帰分析処理の処理手順］
つぎに、単回帰分析処理の処理手順について説明する。
【００５９】
単回帰分析処理においては、レバー部１１の操作が発生する度に、当該レバー部１１の初期変位量（Ｘ）と、その操作における最終的なカーソル移動量（Ｙ）とから、図７に示すような形式からなる操作履歴テーブルをレバー制御演算部１４により更新する。この操作履歴テーブルは、レバー部１１の操作方向の正方向（＋）及び負方向（−）のそれぞれに対応した値がレバー制御演算部１４により作成される。そして、レバー制御演算部１４は、レバー部１１の操作方向に応じて、操作履歴テーブルにおける値を更新する。なお、初期状態の操作履歴テーブルは、全ての欄が“０”となっている。
【００６０】
レバー制御演算部１４は、操作履歴テーブルを更新するにあたって、レバー部１１の操作が発生して初期変位量（Ｘ）を検出すると、操作履歴テーブルにおける第１行（ｎ：操作発生回数）の欄の値に“１”を加算し、第２行（ΣｉＸｉ）の欄の値にレバー部１１の初期変位量（Ｘ）を加算し、第３行（ΣｉＸｉ２）の欄の値に初期変位量を加算した値（Ｘｉ）を２乗した値（Ｘｉ２）を加算する。
【００６１】
続いて、レバー制御演算部１４は、操作履歴テーブルにおける第４行（ΣｉＹｉ）の欄の値にカーソル移動量（Ｙ）を加算し、第５行（ΣｉＹｉ２）の欄の値に（Ｙ２）を加算する。ただし、レバー制御演算部１４は、操作にともなって頁切替が発生した場合、カーソル移動量（Ｙ）を、操作方向が正方向の場合には頁切替に至るまでのカーソル移動量に“１”を加算した値とし、操作方向が負方向の場合には頁切替に至るまでのカーソル移動量から“１”を減算した値とする補正を行って第４行（ΣｉＹｉ）及び第５行（ΣｉＹｉ２）を補正する。
【００６２】
例えば、先に図２（ａ）に示した状態から正方向に操作を開始し、２頁目に切り替わった場合には、２頁目における最終的なカーソル位置にかかわらず、“２＋１＝３”をカーソル移動量とする。また、図２（ｂ）に示した状態から負方向に操作を開始し、１頁目に切り替わった場合には、１頁目における最終的なカーソル位置にかかわらず、“３−１＝２”をカーソル移動量とする。これは、頁切替が発生する場合には、操作者は、操作開始時に頁切替後の選択位置をねらうことはなく、差し当たってカーソルを表示画面範囲外に移動させることを意識するので、実質的なカーソル移動量は、頁切替に至るまでのカーソル移動量の“±１”とするのが合理的であるためである。
【００６３】
最後に、レバー制御演算部１４は、操作履歴テーブルにおける第６行（ΣｉＸｉＹｉ）の欄の値に、レバー部１１の初期変位量（Ｘ）とカーソル移動量（Ｙ）との積を加算する。なお、このときのカーソル移動量（Ｙ）についても、上述した頁切替に関する補正を行った値である。
【００６４】
そして、レバー制御演算部１４は、以上のように操作が発生するごとに逐次更新した操作履歴テーブルに基づいて、回帰直線の傾き（ａ＋，ａ−）と、切片（ｂ＋，ｂ−）とを求める単回帰分析処理を行う。
【００６５】
レバー制御演算部１４は、レバー部１１が正方向に操作された場合の回帰直線を求める場合には、操作履歴テーブルにおける正方向に対応した値から、次式（８）乃至次式（１２）なる演算をすることにより＜Ｘ＞及び＜Ｙ＞を求め、当該＜Ｘ＞及び＜Ｙ＞を用いて、傾きａ＋と切片ｂ＋とを、それぞれ次式（１３）及び次式（１４）なる演算をして求める。さらに、レバー制御演算部１４は、これらから寄与率Ｒ＋２を次式（１５）なる演算をして求める。
【００６６】
＜Ｘ＞＝ΣｉＸｉ／ｎ  ・・・（８）
＜Ｙ＞＝ΣｉＹｉ／ｎ  ・・・（９）
Ｓｘｘ＝ΣｉＸｉ２／ｎ−（ΣｉＸｉ）２  ・・・（１０）
Ｓｙｙ＝ΣｉＹｉ２／ｎ−（ΣｉＹｉ）２  ・・・（１１）
Ｓｘｙ＝（ΣｉＸｉＹｉ）／ｎ−＜Ｘ＞＜Ｙ＞  ・・・（１２）
ａ＋＝Ｓｘｙ／Ｓｘｘ  ・・・（１３）
ｂ＋＝＜Ｙ＞−Ｓｘｙ／Ｓｘｘ＜Ｘ＞  ・・・（１４）
Ｒ＋２＝Ｓｘｙ２／Ｓｘｘ／Ｓｙｙ  ・・・（１５）
一方、レバー制御演算部１４は、負方向の回帰直線を求める場合には、操作履歴テーブルにおける負方向に対応した値から、上式（８）〜上式（１５）に示した正方向の場合と同様の演算を行うことにより、傾きａ−と切片ｂ−と寄与率Ｒ−２とを求める。
【００６７】
なお、寄与率（Ｒ＋２，Ｒ−２）は、回帰直線による予測の精度を表す数値であり、後述する操作反力パターン変更可否の判定処理に用いる数値である。
【００６８】
単回帰分析処理においては、このようにして正方向及び負方向についての回帰式（予測式）Ｙ＝ａ＋Ｘ＋ｂ＋、及びＹ＝ａ−Ｘ＋ｂ−を求める。そして、レバー制御演算部１４では、実際にレバー部１１の初期変位量（Ｘ）を得た場合には、該当する操作方向の回帰式に初期変位量（Ｘ）を代入して実数（Ｙ）を求め、この値の小数点第一位を四捨五入して得られる整数値を、そのときのカーソル移動量（Ｙ）の推定値とすることができる。
【００６９】
このように、多方向入力操作装置１においては、単回帰分析処理を行って操作者の意図を推定することができる。この単回帰分析処理は、比較的簡略な操作履歴テーブルと演算式とを用いて求めることができるので、レバー制御演算部１４の演算負荷の低減に効果がある。しかしながら、単回帰分析処理は、レバー部１１の初期変位量とカーソル移動量との間に理想的な線形関係が成立することを前提としているので、実環境に適用した場合には、推定精度に限界が生じる可能性がある。これに対し、レバー制御演算部１４では、推定精度をさらに向上させるために、以下に説明する一変量判別分析処理を行う。
【００７０】
［一変量判別分析処理による予測式の算出処理］
つぎに、一変量判別分析による予測式の算出処理について説明する。
【００７１】
図８は、最終的なカーソル移動量（整数値）を群とみなし、各群におけるレバー部１１の初期変位量の発生頻度を確率分布で表現したものである。一変量判別分析処理は、あるレバー部１１の初期変位量（Ｘ）がいずれの群に属するかを、いわゆるマハラノビス汎距離の比較から求める処理である。
【００７２】
具体的には、レバー制御演算部１４は、各群の確率分布を正規分布と仮定して、全ての群（ｊ）の境界を判別値（Ｃｊ−１，Ｃｊ）として求め、レバー部１１の初期変位量（Ｘ）がいずれの群の範囲に属するかにより、対応する群（＝カーソル移動量）を予測する。このとき、レバー制御演算部１４は、各群について、隣接する群に誤って予測してしまう確率である誤判別率（Ｐｊ−１，Ｐｊ）を統計的に算出し、各群の推定精度（Ａｊ＝１−（Ｐｊ−１＋Ｐｊ））を求める。なお、この各群の推定精度（Ａｊ）は、後述する操作反力パターン変更可否の判定に用いるものである。
【００７３】
［一変量判別分析処理の処理手順］
つぎに、一変量判別分析の処理手順について説明する。
【００７４】
レバー制御演算部１４は、レバー部１１の操作が発生して、レバー部１１の初期変位量（Ｘ）を入力し、最終的なカーソル移動量（ｊ）とから、図９に示すような形式からなる操作履歴テーブルを更新する。本実施形態では、図２に示したように、８個のメニュー項目からなる選択メニューリストを想定しているため、カーソル移動量が、“±７”の範囲の整数値となる。そのため、この操作履歴テーブルは、これに対応して８列から構成される。なお、初期状態の操作履歴テーブルは、全ての欄が“０”とされる。
【００７５】
レバー制御演算部１４は、操作履歴テーブルを更新するにあたっては、レバー部１１の操作が発生する度に、カーソル移動量（ｊ）に対応する値の更新を行う。ただし、レバー制御演算部１４では、カーソル移動量（ｊ）を、単回帰分析処理の場合と同様に、レバー操作にともなって頁切替が発生した場合、操作方向が正方向の場合には、頁切替に至るまでのカーソル移動量に“１”を加算した値とし、操作方向が負方向の場合には、頁切替に至るまでのカーソル移動量から“１”を減算した値とする補正を行う。
【００７６】
そして、レバー制御演算部１４では、求めたカーソル移動量（ｊ）に対応する値について、第１行（ｎｊ）の欄の値に“１”を加算し、第２行（ΣｉＸｉｊ）の欄の値にレバー部１１の初期変位量（Ｘ）を加算し、第３行（ΣｉＸｉｊ２）の欄の値にＸ２を加算する。
【００７７】
これにより、レバー制御演算部１４では、レバー部１１の操作が発生する度に操作履歴テーブルを更新し、当該操作履歴テーブルに基づいて、各操作における最終的なカーソル移動量（ｊ）の境界（Ｃｊ−１，Ｃｊ）と、誤判別率（Ｐｊ−１，Ｐｊ）と、当該群と両隣の群との推定精度（Ａｊ−１，Ａｊ，Ａｊ＋１）とを算出する。
【００７８】
ここで、最終的なカーソル移動量が（ｊ）であった場合には、レバー制御演算部１４は、更新した操作履歴テーブルの値から、次式（１６）に示す演算を行うことにより＜Ｘｊ＞を求め、当該＜Ｘｊ＞を用いて次式（１７）に示す演算を行うことによりσｊを求める。
【００７９】
＜Ｘｊ＞＝ΣｉＸｉｊ／ｎｊ  ・・・（１６）
σｊ＝（ｎｊ／（ｎｊ−１）（ΣｉＸｉｊ２／ｎｊ−＜Ｘｊ＞２））１／２  ・・・（１７）
そして、レバー制御演算部１４では、＜Ｘｊ＞及びσｊを用いて、カーソル移動量ごとに次式（１８）乃至次式（２４）に示す演算を行うことにより、カーソル移動量の境界値Ｃ、誤判別率Ｐ及び推定精度Ａを算出して、図１０（ａ）に示すような負方向にレバー部１１を操作した場合の分析結果テーブル及び図１０（ｂ）に示すような正方向にレバー部１１を操作した場合の分析結果テーブルに各算出結果を保持する。なお、次式（２０）及び次式（２１）におけるＰｒ｛｝は、標準正規分布において｛｝内の条件が成立する累積確率である。
【００８０】
Ｃｊ−１＝（＜Ｘｊ−１＞σｊ＋＜Ｘｊ＞σｊ−１）／（σｊ−１＋σｊ）  ・・・（１８）
Ｃｊ＝（＜Ｘｊ＞σｊ＋１＋＜Ｘｊ＋１＞σｊ）／（σｊ＋σｊ＋１）  ・・・（１９）
Ｐｊ−１＝Ｐｒ｛ｚ＞（Ｃｊ−１−＜Ｘｊ−１＞）／σｊ−１｝  ・・・（２０）
Ｐｊ＝Ｐｒ｛ｚ＞（Ｃｊ−＜Ｘｊ＞）／σｊ｝  ・・・（２１）
Ａｊ−１＝１−（Ｐｊ−２＋Ｐｊ−１）  ・・・（２２）
Ａｊ＝１−（Ｐｊ−１＋Ｐｊ）  ・・・（２３）
Ａｊ＋１＝１−（Ｐｊ＋Ｐｊ＋１）  ・・・（２４）
また、レバー制御演算部１４は、カーソル移動量が上下限値であった場合、すなわち、ｊ＝−７又は＋７であった場合、及びｊ＝−１又は＋１であった場合には、片側方向に対応する操作が存在しないため、片側についてのみの境界値Ｃ、誤判別率Ｐ及び推定精度Ａを算出すればよい。
【００８１】
レバー制御演算部１４は、上述の一変量判別分析処理を行うことにより、図１０に示すような分析結果テーブルを更新すると、あるレバー部１１の初期変位量（Ｘ）が分析結果テーブルの境界値Ｃに対して属する群を、カーソル移動量（ｊ）の推定値とする。
【００８２】
このように、多方向入力操作装置１においては、一変量判別分析処理を行うことにより操作者の意図を推定することができる。このような一変量判別分析処理では、隣接するカーソル移動量に関する群の間の分布に基づいて、カーソル移動量の推定を行い、単回帰分析処理のようなレバー部１１の初期変位量とカーソル移動量との間の線形関係を前提としないので、さらに精度の高い推定が可能となるメリットがある。ただし、一変量判別分析処理は、分析結果テーブルの計算を行って記憶する必要があり、単回帰分析処理と比較してより多くの記憶領域や演算量が必要となるので、演算回路の負荷が上昇するというデメリットがある。
【００８３】
以上のことから、多方向入力操作装置１においては、操作者の意図を推定するにあたって、単回帰分析処理を適用するか、一変量判別分析処理を適用するかについて、推定精度とコストとのトレードオフによって選択することが可能となる。
【００８４】
［操作反力パターンのスケジュールの決定処理］
つぎに、操作者が意図する操作をサポートする操作反力パターンのスケジュールの決定処理について説明する。
【００８５】
レバー制御演算部１４では、上述したレバー部１１の初期変位量による最終的なカーソル移動量の推定処理により、操作者の選択位置又は頁切替の意図の推定を行う。すなわち、レバー制御演算部１４は、現在のカーソル位置に対して、カーソル移動量の推定値を加算した位置が同一頁内のメニュー項目の選択位置である場合には、当該位置を操作者の意図するメニュー項目をカーソルＣＲによる選択位置とする。また、レバー制御演算部１４は、現在のカーソル位置に対して、カーソル移動量の推定値を加算した位置が次頁又は前頁のメニュー項目の選択位置である場合には、レバー部１１の操作が頁切替の意図したものであると判定する。
【００８６】
そして、レバー制御演算部１４は、操作意図が同一頁内のメニュー項目を選択する位置であると推定した場合には、当該推定したメニュー項目の位置でレバー部１１が中立位置に戻りやすくなるように操作反力を制御する。一方、レバー制御演算部１４は、操作意図が頁切替であると推定した場合には、頁切替後の初期のメニュー項目の選択位置においてレバー部１１が中立位置に戻りやすくなるように操作反力を制御する。すなわち、本実施形態においては、１頁目から２頁目に切り替わった際には、２頁目の最上端位置においてレバー部１１が中立位置に戻りやすくなるように操作反力を制御し、２頁目から１頁目に切り替わった際には、１頁目の最下端位置においてレバー部１１が中立位置に戻りやすくなるように操作反力を制御する。
【００８７】
まず、レバー部１１には、基本操作反力パターンとして、図１１に示すようなレバー変位量に対する操作反力が予めレバー制御演算部１４に設定されている。図１１に示すように、基本操作反力パターンは、レバー部１１の変位量に対して操作反力がいわばすり鉢の縦断面状に設定されたものであり、レバー部１１の変位量が増加するほど、レバー制御演算部１４により、レバー部１１の操作反力が大きくなるようにレバー駆動部１２を制御するように設定されている。これにより、レバー制御演算部１４は、操作者が、レバー部１１の変位量に比例するカーソル移動速度を、当該レバー部１１の操作反力により認識させる。また、レバー制御演算部１４は、操作者がレバー部１１から手を離した場合には、基本操作反力パターンに従ってレバー駆動部１２を駆動させていることにより、レバー部１１を中立位置に戻し、表示部４上でのカーソルの移動表示を停止させる。
【００８８】
また、レバー制御演算部１４には、基本操作反力パターンとして、図１２に示すようなレバー部１１の操作速度に対する減衰力が全ての変位量にわたって予め設定されている。この減衰力は、ダンパーとも称され、レバー部１１の変位速度に比例する操作反力である。これにより、レバー制御演算部１４は、レバー部１１の動作に滑らかな感触を発生させるようにレバー駆動部１２を制御することにより、操作品質を高める効果を与える。
【００８９】
更にまた、レバー制御演算部１４は、レバー部１１の初期変位量に基づいて、同一頁内の選択位置を選択しようとしている意図が推定できた場合には、カーソルが推定される選択位置に到達した時点で、基本操作反力パターンに基づいて、中立位置に戻る力（以下、「センタリング力」という。）を増加させ、さらにレバー部１１を加振させる。具体的には、レバー制御演算部１４は、センタリング力を増加させるために、図１３に示すように、変位量に対する操作反力の傾きを増加させる。また、レバー制御演算部１４は、レバー部１１を加振するために、カーソルが推定されるメニュー項目の選択位置に到達した時点から当該レバー部１１が中立位置に戻るまでの間、図１４に示すような時間的に正弦波状に変化する操作反力を、図１３に示す静的操作反力に合成させて、レバー駆動部１２を制御する。
【００９０】
このとき、レバー制御演算部１４は、図１３に示すように、中立位置付近における減衰力も増加させる。レバー制御演算部１４は、減衰力を増加させるために、図１５に示すように、基本の減衰力の傾きを負方向に増大させ、変位速度に対して大きな操作反力が発生するようにレバー駆動部１２を制御する。これは、センタリング力の増加により、レバー部１１が中立位置に急激に戻され、中立位置を通り越して反対側に振れることによって発生する、意図しないレバー部１１の発振を防止するためである。
【００９１】
このように、レバー制御演算部１４は、カーソルが推定されるメニュー項目の選択位置に到達した時点で、レバー部１１のセンタリング力を増加させることにより、カーソルが推定されるメニュー項目の選択位置に到達した際に、レバー部１１を中立位置に戻りやすくし、結果として、推定されるメニュー項目の選択位置でカーソルを停止しやすくする。
【００９２】
また、レバー制御演算部１４は、カーソルが推定されるメニュー項目の選択位置に到達した場合に、操作者が操作端を強く把持しているために、センタリング力を増加させても操作者の操作力が上回って操作端が中立位置に戻らない場合であっても、レバー部１１を加振することによる操作端の振動を発生させることにより操作端の把持力を弱めさせ、操作者の操作力を弱めさせることができるので、センタリング力の増加を有効に作用させ、操作端が中立位置に戻りやすくする。
【００９３】
一方、レバー制御演算部１４は、レバー部１１の初期変位量に基づいて、頁切替の意図を推定した場合には、カーソルが頁切替後の初期位置に到達した時点で、上述した処理と同様の処理によってセンタリング力の増加と加振とを行い、レバー部１１を中立位置に戻す。
【００９４】
本実施形態のように、メニュー画面が頁単位で切り替わる場合には、頁切替後の初期位置にカーソルの表示位置が確実に停止させることにより、メニュー項目の探索が容易になることが、実験からわかっている。これは、カーソルは、通常、選択位置が明確となるように、誘目性が高い表示を行うので、操作者は、頁切替の直後には、まずカーソルに視線が誘導される。したがって、頁切替後のカーソル位置が頁の上下端にある場合等、初期位置にない場合には、メニュー探索のために視線の往復が発生し、探索に時間がかかることになる。これに対して、多方向入力操作装置１では、頁切替後のカーソル位置が、頁の上下端等の所定の初期位置に停止させるので、メニュー探索のための視線移動を一方向に統制しやすく、メニュー探索を容易とさせる。
【００９５】
［レバー制御演算部による処理内容］
つぎに、上述した処理を行うレバー制御演算部１４による処理手順について、図１６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００９６】
まず、レバー制御演算部１４は、多方向入力操作装置１が起動されてレバー部１１が操作されると、ステップＳ１において、レバー部１１の変位量の算出を行う。具体的には、レバー制御演算部１４は、レバー位置検出部１３からのレバー位置情報を一定周期でサンプリングし、ディジタル化した値をレバー部１１の変位量として算出する。また、レバー制御演算部１４は、減衰力制御を行うために、レバー部１１の変位量の差分をサンプリング周期で除すことによってレバー部１１の変位速度を算出する。
【００９７】
続いて、レバー制御演算部１４は、操作者の操作状況の判定を行う。具体的には、レバー制御演算部１４は、前サイクルでレバー部１１の変位量が所定の操作検出閾値未満であり、且つ、今サイクルで操作検出閾値以上となった場合には、「操作開始」と判定する。また、レバー制御演算部１４は、前サイクルでレバー部１１の変位量が操作検出閾値以上であり、且つ、今サイクルで操作検出閾値未満となった場合には、「操作終了」と判定する。
【００９８】
ここで、レバー制御演算部１４は、ステップＳ２において、「操作開始」であると判定した場合には、ステップＳ４へと処理を移行する。一方、レバー制御演算部１４は、「操作開始」でないと判定し、且つ、ステップＳ３において、「操作終了」であると判定した場合には、ステップＳ８へと処理を移行する。さらに、レバー制御演算部１４は、「操作終了」でないと判定したその他の操作状況である場合、すなわち、レバー部１１の変位量が、前サイクル及び今サイクル共に操作検出閾値以上である場合（操作継続中の場合）、又は前サイクル及び今サイクル共に操作検出閾値以下である場合（操作なしの場合）には、今サイクルの処理を終了する。
【００９９】
レバー制御演算部１４は、ステップＳ２にて「操作開始」であると判定してステップＳ４へと処理を移行すると、操作開始時におけるレバー部１１の初期変位量として、ステップＳ２における判定で使用したレバー部１１の変位量を所定のバッファに一時記憶する。また、レバー制御演算部１４は、操作開始時点でのカーソル位置もあわせてバッファに一時記憶する。
【０１００】
続いて、レバー制御演算部１４は、ステップＳ５において、現状の推定精度で、操作意図の推定が可能か否かを判定する。ここで、操作意図の推定精度としては、上述した単回帰分析処理を行う場合には、レバー制御演算部１４は、寄与率（Ｒ＋２，Ｒ−２）を算出して、今サイクルの傾倒方向が正方向の場合には、寄与率Ｒ＋２が推定精度閾値以上であれば、推定精度は十分であると判定する一方で、傾倒方向が負方向の場合には、寄与率Ｒ−２が推定精度閾値以上であれば、推定精度は十分であると判定する。
【０１０１】
一方、上述した一変量判別分析処理を行う場合には、レバー制御演算部１４は、操作意図の推定精度として、上述した各カーソル移動量の推定精度Ａｊを算出し、この推定精度Ａｊのうち、最小値ｍｉｎ（Ａｊ）が推定精度閾値以上であれば、推定精度は十分であると判定する。
【０１０２】
なお、推定精度閾値は、誤判別をどのくらい許容するかという設計要件にかかわるが、快適な操作を実現するためには、例えば０．９以上の設定が必要と考えられる。
【０１０３】
ここで、レバー制御演算部１４は、推定精度が不十分であると判定した場合には、今サイクルの処理を終了する一方で、推定精度が十分であると判定した場合には、ステップＳ６へと処理を移行する。
【０１０４】
レバー制御演算部１４は、ステップＳ６において、レバー部１１の初期変位量に基づく意図推定を行う。具体的には、レバー制御演算部１４は、単回帰分析処理を行った場合には、上述した回帰式Ｙ＝ａ＋Ｘ＋ｂ＋，Ｙ＝ａ−Ｘ＋ｂ−に対して、レバー部１１の初期変位量（Ｘ）を、該当する傾倒方向の回帰式に代入して実数（Ｙ）を求め、この値の小数点第一位を四捨五入して得られる整数値を、カーソル移動量の推定値とする。
【０１０５】
一方、レバー制御演算部１４は、一変量判別分析処理を行った場合には、図１０に示した分析結果テーブルを作成し、レバー部１１の初期変位量（Ｘ）が分析結果テーブルの境界値Ｃに対して属する群を、カーソル移動量の推定値とする。
【０１０６】
そして、レバー制御演算部１４は、カーソル移動量の推定値を求めると、上述したように、現在のカーソル位置に対して、カーソル移動量の推定値を加算した位置が、同一頁内のメニュー項目の選択位置である場合には、当該位置が操作者の意図するメニュー項目の選択位置であると判定し、次頁又は前頁のメニュー項目の選択位置である場合には、頁切替のメニュー項目を選択する意図であると判定する。
【０１０７】
そして、レバー制御演算部１４は、ステップＳ７において、先に図１１乃至図１５を用いて説明した処理により、推定意図による操作反力パターンの変更スケジュールを設定し、今サイクルの処理を終了する。
【０１０８】
また、レバー制御演算部１４は、ステップＳ３にて「操作終了」であると判定してステップＳ８へと処理を移行すると、操作反力パターンの変更スケジュールをリセットする。すなわち、レバー制御演算部１４は、操作反力パターンを、先に図１１及び図１２に示した基本操作反力パターンのまま保持する設定とし、次の操作に備える。
【０１０９】
続いて、レバー制御演算部１４は、ステップＳ９において、ステップＳ４にてバッファに一時記憶した操作開始時点でのカーソル位置と、操作終了時点でのカーソル位置との差分に基づいて、今サイクルで終了した操作におけるカーソル移動量を算出し、ステップＳ４にてバッファに一時記憶したレバー部１１の初期変位量とあわせて、操作履歴テーブルを更新する。なお、この操作履歴テーブルは、単回帰分析処理を行う場合には、先に図７に示したものであり、一変量判別分析処理を適用する場合には、先に図９に示したものである。
【０１１０】
そして、レバー制御演算部１４は、ステップＳ１０において、予測式を更新し、今サイクルの処理を終了する。すなわち、レバー制御演算部１４は、単回帰分析処理を行う場合には、回帰式Ｙ＝ａ＋Ｘ＋ｂ＋，Ｙ＝ａ−Ｘ＋ｂ−を求めて更新し、一変量判別分析処理を行う場合には、分析結果テーブルの値を更新する。
【０１１１】
レバー制御演算部１４は、このような一連の処理を経ることにより、操作者の操作意図を推定して操作者が意図する操作をサポートするような操作反力パターンのスケジュールを決定することができ、これら操作反力パターンのスケジュールとレバー位置情報とに基づいて、現在の発生トルク量を算出することになる。
【０１１２】
［第１実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、第１実施形態に係る多方向入力操作装置１によれば、メニューの指示操作の際に、操作開始直後におけるレバー部１１の初期変位量に基づいて、操作者の操作意図を推定し、推定した操作者が意図する操作に応じて、操作反力を変更するので、操作者の意図する操作をサポートするように操作反力を調整することができる。したがって、この多方向入力操作装置１によれば、操作者が意図した操作を確実に行わせることができる。
【０１１３】
また、この多方向入力操作装置１によれば、操作反力の調整を逐次行うので、常に操作者の意図する操作に応じたサポートを実施することができ、良好な操作性を確保することができる。
【０１１４】
更に、この多方向入力操作装置１によれば、レバー部１１の操作開始直後における変位量に基づいて、操作者の意図を推定するので、操作反力を変更するための時間的余裕を確保することができ、確実に操作反力の変更を行うことができる。
【０１１５】
更にまた、この多方向入力操作装置１によれば、操作者が意図するメニュー項目の位置でカーソルの移動を停止しやすくなるので、操作中から操作終了までの間の操作が大雑把になっても誤操作が起こりにくく、操作者に画面を注視させることなく、所望の位置にカーソルを停止させることが比較的容易とさせることができる。これにより、この多方向入力操作装置１によれば、レバー部１１の操作量に応じてカーソルの移動速度を高くするという基本操作の長所である操作の効率性を活かすことができ、操作負荷の上昇や操作効率の低下を招来することなく、誤操作の防止と良好な操作性の確保とを両立させることができる。
【０１１６】
更にまた、この多方向入力操作装置１によれば、レバー部１１の操作開始直後における中立位置からの変位量に基づいて、レバー制御演算部１４によって操作者が選択しようとしている表示画面上の選択対象であるメニュー項目の位置を推定し、当該メニュー項目を指示した時点でレバー部１１が中立位置に戻りやすくするように操作反力を変更するので、操作者が指示しようとしているメニュー項目を確実に選択させることが可能となる。このとき、この多方向入力操作装置１によれば、メニュー項目を指示した時点でレバー部１１が中立位置に戻りやすくなるので、指示操作において最も時間と注意とを要する指示位置の微調整が容易となり、操作時間の短縮と操作性の向上を図ることができる。
【０１１７】
更にまた、この多方向入力操作装置１によれば、レバー部１１の操作開始直後における中立位置からの変位量に基づいて、レバー制御演算部１４によって操作者が表示画面範囲外の選択対象を選択しようとしていることを推定し、表示画面切替後の所定のメニュー項目を指示した時点でレバー部１１が中立位置に戻りやすくするように操作反力を変更するので、複数頁にまたがるメニュー項目を指示する場合等において、頁切替によって表示画面が刷新された際に、予め所定の初期位置に指示位置を停止させることができる。したがって、この多方向入力操作装置１によれば、メニュー探索のための視線移動を一方向に統制しやすく、メニュー探索を容易とすることができる。
【０１１８】
更にまた、この多方向入力操作装置１によれば、メニュー項目を指示した時点で、レバー制御演算部１４によってセンタリング力を増加させる。すなわち、この多方向入力操作装置１によれば、レバー部１１が中立位置に戻りやすくする操作反力の変化として、センタリング力の増加を用いる。したがって、この多方向入力操作装置１によれば、所望のメニュー項目位置を指示した時点で、レバー部１１を確実に中立位置に戻すことができ、効率的に上述した効果を得ることができる。
【０１１９】
更にまた、この多方向入力操作装置１によれば、メニュー項目を指示した時点で、レバー制御演算部１４によってレバー部１１を加振することもできる。すなわち、この多方向入力操作装置１によれば、レバー部１１が中立位置に戻りやすくする操作反力の変化として、レバー部１１の加振を用いることもできる。特に、この多方向入力操作装置１によれば、センタリング力の増加とレバー部１１の加振とを併用することにより、操作者が操作端を強く把持しているために、センタリング力を増加させても操作者の操作力が上回り、操作端が中立位置に戻らない場合であっても、レバー部１１を加振することによる操作端の振動で操作端の把持力を弱めさせ、操作者の操作力を弱めさせることができるので、センタリング力の増加を有効に作用させ、操作端が中立位置に戻りやすくなる。
【０１２０】
更に、この多方向入力操作装置１によれば、レバー制御演算部１４によってレバー部１１の中立位置からの変位量に基づいて操作の終了を判定し、操作反力の変更スケジュールをリセットするので、操作者が操作を中断した場合には、当該操作の意図に対応した操作反力の変更をリセットし、次の操作の意図推定に対応することができるようになり、常に最新の操作意図に対応して効率よく上述した効果を得ることができる。
【０１２１】
更にまた、この多方向入力操作装置１によれば、レバー制御演算部１４が、レバー部１１の操作開始直後における中立位置からの変位量と操作結果とを記録する操作履歴テーブルを作成し、レバー部１１の操作開始直後における中立位置からの変位量と操作結果との分布に基づいて、操作意図を推定するので、操作開始直後における変位量と操作結果（選択位置）との相関関係を操作者個人のデータによって構築することが可能となる。ここで、操作開始直後における変位量と操作位置との間には、正の相関関係が存在し、回帰分析処理や判別分析処理を行って操作者の意図推定が可能となるが、この相関関係は、個人によって傾向が異なることがわかっている。したがって、この多方向入力操作装置１によれば、操作者個人についての操作履歴テーブルを作成して、相関関係を求めることにより、より高精度に操作意図の推定を行うことが可能となり、確実に上述した効果を得ることができる。
【０１２２】
また、この多方向入力操作装置１によれば、レバー制御演算部１４によって単回帰分析処理又は一変量判別分析処理を行って操作意図を推定する。したがって、多方向入力操作装置１によれば、単回帰分析処理を行って操作意図を推定することにより、比較的簡略な操作履歴テーブルと算出式とを用いてカーソルの停止位置を推定することができ、演算負荷の低減を図ることができる。また、多方向入力操作装置１によれば、一変量判別分析処理を行って操作意図を推定することにより、単回帰分析処理のようなレバー部１１の初期変位量とカーソル移動量との間の線形関係を前提とすることがなく、更に精度の高い推定を行うことが可能となる。
【０１２３】
［第２実施形態］
つぎに、第２実施形態に係る多方向入力操作装置１’について説明する。なお、この第２実施形態の説明では、上述の第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付することによってその詳細な説明を省略するものとする。
【０１２４】
［多方向入力操作装置１’の構成］
第２実施形態に係る多方向入力操作装置１’は、操作方向が２軸であるジョイスティック型のものに適用される。
【０１２５】
多方向入力操作装置１’は、例えば車両のインストルメントパネル内のセンター・クラスタに設置され、運転席及び助手席の双方から操作が可能とされる。この多方向入力操作装置１’は、図１７に外観構成を示すように、回転可能な所定の操作面の円周端に向かって、中立位置から円周方向への傾倒操作及び押し込み操作が可能とされるスティック部１０１が操作端として設けられている。この多方向入力操作装置１’は、上述した表示部４の表示画面上に表示されるＧＵＩ（Graphical User Interface）のアイコン選択等の操作を行う。
【０１２６】
また、この多方向入力操作装置１’において、スティック部１０１の手前左右には、現在の操作者が運転席に座っている人物であるのか、助手席に座っている人物であるのかを識別するための赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒが設置されている。これら赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒは、それぞれ、図示しない発光部と受光部との組み合わせとして構成されているので、同図に示すように、これら発光部と受光部とに対応する２つの開口部を有している。
【０１２７】
これら赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒの設置位置は、車室内のレイアウト設計に依存するが、運転席又は助手席に着座している操作者が自然にスティック部１０１を操作した際に、操作者側の赤外線センサのみが感知し、もう一方の赤外線センサは感知しないようにする必要がある。したがって、図１８に示すように、着座位置から操作者が自然に手ＨＤを伸ばしてスティック部１０１を操作した際に、親指の付け根付近の掌低部分が来る位置に一方の赤外線センサを設置することが望ましい。なお、図１８においては、着座位置から操作者が右手を伸ばしてスティック部１０１を操作している様子を示しているので、親指の付け根付近の掌低部分に存在する位置に赤外線センサ１０２Ｒを設置することが望ましい。
【０１２８】
このとき、操作時の手ＨＤの位置は、操作者の体格に応じて変化することが考えられるが、設計時の標準着座位置及び標準体格を想定して左右の赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒの位置決めを行ってもよく、また、人体寸法の統計データに基づいて、左右の赤外線センサ赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒにおける操作者の分離が厳しくなる方向の代表体格を用いて位置決めを行うことが望ましく、これにより更に確実な操作者着座位置の識別を可能とする。具体的には、多方向入力操作装置１’においては、本実施形態のようにセンター・クラスタに設置された場合には、体格の大きい操作者の方がより後方から手ＨＤを伸ばし、インストルメントパネルのセンター・ライン１０３に対してより平行に手ＨＤが入るように構成されているので、小指側がもう一方の赤外線センサ１０２Ｌに接近し、感知される危険性が高くなる。したがって、本実施形態では、９５パーセンタイルの体格を代表体格として、赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒの位置決めを行うことにより、確実に操作者着座位置の識別を行う。
【０１２９】
なお、本実施形態では、操作者識別手段として非接触で感知可能な赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒを例として挙げたが、操作者識別手段としては、後述するように、赤外線センサに代えて、センサへの接触が前提となる静電容量センサや感圧センサを用いても良い。この場合、これらのセンサの配置は、赤外線センサと同様の位置で良い。すなわち、図１８に示すようなセンター・クラスタに多方向入力操作装置１’を配置する場合には、親指の付け根付近の掌底部分が、操作時のサポートとしてインストルメントパネル面に接触するので、赤外線センサと同様の位置に静電容量センサや感圧センサを設置することにより、同様に操作者着座位置を識別することが可能となる。
【０１３０】
このような多方向入力操作装置１’は、表示部４の表示画面上に表示される例えば図１９に示すような地図上のアイコン選択を操作対象として想定する。図１９に示す地図画面は、いわゆるナビゲーション画面を想定したものであり、自車位置１１１を基準として、自車周辺の地図が表示されるものである。更に、この地図画面には、周囲の施設等を示す複数のアイコン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄが表示される。多方向入力操作装置１’は、スティック部１０１が傾倒操作されることによって地図画面をスクロールさせ、表示画面中央のセンター・クロス１１３に、所望のアイコンを重畳させる処理をする（以下、「ポインティング処理」という。）。これにより、多方向入力操作装置１’は、アイコン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄを選択状態とし、この状態でスティック部１０１が押し込まれることによって当該アイコンの決定操作が行われる。
【０１３１】
ここで、スティック部１０１の傾倒操作と画面スクロールとの関係は、第１実施形態と同様に、スティック部１０１の変位量に比例した速度で、当該スティック部１０１の傾倒方向と反対方向に画面がスクロールする。
【０１３２】
なお、以下では、スティック部１０１の操作に応じて画面がスクロールする方式について説明するが、多方向入力操作装置１’は、スティック部１０１の操作に応じてカーソルを移動させ、所望のアイコン上にカーソルを重畳させて決定する方式であっても同様に適用可能であることは勿論である。
【０１３３】
多方向入力操作装置１’は、図２０にその機能的な構成を示すように、上述した操作端であるスティック部１０１に加え、スティック部１０１の横方向（Ｘ軸）にトルクを発生するスティックＸ軸駆動部１２１Ｘと、スティック部１０１の縦方向（Ｙ軸）にトルクを発生するスティックＹ軸駆動部１２１Ｙと、スティック部１０１のＸ軸方向の変位量を検出するスティックＸ軸位置検出部１２２Ｘと、スティック部１０１のＹ軸方向の変位量を検出するスティックＹ軸位置検出部１２２Ｙと、現在の操作者の着座位置を識別するために操作者の手の存在を検知する左右の操作者検知部１２３Ｌ，１２３Ｒと、スティック部１０１によって選択された操作を決定する操作決定部１２４と、操作者の操作意図を推定して操作者が意図する操作をサポートするように操作反力パターンのスケジュールを決定するスティック制御演算部１２５と、操作・表示処理演算部２との間で情報の授受を行う通信部１２６とを備える。
【０１３４】
スティックＸ軸駆動部１２１Ｘは、スティック制御演算部１２５から供給されるトルク制御信号に基づいて、スティック部１０１の横方向（Ｘ軸）にトルクを発生し、当該スティック部１０１を駆動する。スティックＹ軸駆動部１２１Ｙは、スティック制御演算部１２５から供給されるトルク制御信号に基づいて、スティック部１０１の縦方向（Ｙ軸）にトルクを発生し、当該スティック部１０１を駆動する。
【０１３５】
スティックＸ軸位置検出部１２２Ｘは、スティック部１０１のＸ軸方向の変位量を検出し、検出した位置検出信号をスティック制御演算部１２５に供給する。スティックＹ軸位置検出部１２２Ｙは、スティック部１０１のＹ軸方向の変位量を検出し、検出した位置検出信号をスティック制御演算部１２５に供給する。
【０１３６】
操作者検知部１２３Ｌ，１２３Ｒは、それぞれ、上述した赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒに対応するものであり、現在の操作者の着座位置を識別するために操作者の手の存在を検知し、検知した検知信号をスティック制御演算部１２５に供給する。
【０１３７】
操作決定部１２４は、スティック部１０１によって選択された操作を決定するための当該スティック部１０１の押し込みを検出し、検出した決定操作有無信号をスティック制御演算部１２５に供給する。
【０１３８】
スティック制御演算部１２５は、スティックＸ軸位置検出部１２２Ｘ及びスティックＹ軸位置検出部１２２Ｙのそれぞれから供給される位置検出信号をディジタル化してスティック位置情報に変換すると共に、操作決定部１２４から供給される決定操作有無信号をディジタル化して決定操作情報に変換する。また、スティック制御演算部１２５は、操作・表示処理演算部２から入力されるＧＵＩ状態情報とスティック位置情報とに基づいて、現在のポインティング位置を算出し、ポインティング位置情報と決定操作情報とを通信部１２６を介して操作・表示処理演算部２に出力する。
【０１３９】
また、スティック制御演算部１２５は、スティック部１０１のＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの変位量と、操作者検知部１２３Ｌ，１２３Ｒのそれぞれによる検知結果に基づいて、現在の操作者に対応した操作意図（選択しようとしているアイコン）を推定する。そして、スティック制御演算部１２５は、後に詳述するが、その推定結果とＧＵＩ状態情報とに基づいて、操作者が意図する操作をサポートするように操作反力パターンのスケジュールを決定する。そして、スティック制御演算部１２５は、決定した操作反力パターンのスケジュールとスティック位置情報とに基づいて、現在のスティック部１０１のＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれにおける発生トルク量を算出し、この発生トルク量を示すトルク制御信号を、それぞれ、スティックＸ軸駆動部１２１Ｘ及びスティックＹ軸駆動部１２１Ｙに供給する。
【０１４０】
通信部１２６は、スティック制御演算部１２５から供給されるポインティング位置情報と決定操作情報とを操作・表示処理演算部２に出力すると共に、操作・表示処理演算部２から入力されるＧＵＩ状態情報をスティック制御演算部１２５に供給する。
【０１４１】
なお、スティック制御演算部１２５と操作・表示処理演算部２との機能分担は、必ずしも上述した通りである必要はなく、スティック制御演算部１２５で行うものとした操作反力パターンのスケジュールを操作・表示処理演算部２によって決定し、スティック制御演算部１２５に現在の操作反力パターンを出力し、スティック制御演算部１２５によって現在の操作反力パターンとスティック位置情報とに基づいて、現在の発生トルク量を算出するような構成としてもよい。更には、操作・表示処理演算部２によって現在の発生トルク量の算出までを行うような構成としてもよいが、この場合には、上述したように、操作・表示処理演算部２と通信部１５との間で行われる通信を、非常に高速に行う必要がある。
【０１４２】
なお、以下では、説明の便宜上、上述したように、スティック制御演算部１２５により、操作者の操作意図を推定し、操作者が意図する操作をサポートするように操作反力パターンのスケジュールを決定し、現在の発生トルク量を算出するものとして説明する。
【０１４３】
「多方向入力操作装置１’の具体的な構成例」
このような多方向入力操作装置１’の具体的な構成例としては、図２１に示すものが挙げられる。
【０１４４】
すなわち、スティックＸ軸駆動部１２１Ｘ及びスティックＹ軸駆動部１２１Ｙは、それぞれ、シャフト１３１ａＸ，１３１ａＹを介してスティック部１０１に接続されている電動モータ１３１ｂＸ，１３１ｂＹを用いて構成することができる。シャフト１３１ａＸ，１３１ａＹは、それぞれ、スティック部１０１における操作端部１０１ａに接続して当該スティック部１０１をＸ軸とＹ軸とで独立に傾倒自在とする台座１０１ｂに対して、シャフト１３１ａＸ，１３１ａＹを介して直交して取り付けられている。このようなスティックＸ軸駆動部１２１Ｘ及びスティックＹ軸駆動部１２１Ｙは、それぞれ、電動モータ１３１ｂＸ，１３１ｂＹの駆動力に応じて回転し、操作反力を与える。
【０１４５】
また、スティックＸ軸位置検出部１２２Ｘ及びスティックＹ軸位置検出部１２２Ｙは、それぞれ、スティック部１０１における台座１０１ｂの傾倒をＸ軸とＹ軸とで独立して光学的に検知するフォトエンコーダ１３２Ｘ，１３２Ｙを用いて構成することができる。
【０１４６】
更に、操作者検知部１２３Ｌ，１２３Ｒは、それぞれ、発光部である赤外発光ダイオード１３３ａＬ，１３３ａＲと、受光部であるフォト・トランジスタ１３３ｂＬ，１３３ｂＲとの組み合わせとして構成される赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒを用いて構成することができる。これら赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒは、それぞれ、手で遮られると、赤外発光ダイオード１３３ａＬ，１３３ａＲのそれぞれから発せられた赤外光を、フォト・トランジスタ１３３ｂＬ，１３３ｂＲのそれぞれによって受光し、検知信号として出力する。
【０１４７】
更にまた、操作決定部１２４は、スティック部１０１の押し込みを機械的に検知するタクトスイッチ１３４を用いて構成することができる。
【０１４８】
また、スティック制御演算部１２５は、第１実施形態として示したレバー制御演算部１４と同様に、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成される制御回路１３５を用いて構成することができる。
【０１４９】
更に、通信部１２６は、第１実施形態として示した通信部１５と同様に、スティック制御演算部１２５を構成する制御回路１３５に組み込まれている所定のシリアルインターフェース回路１３６を用いて構成することができる。
【０１５０】
なお、この図２１に示す構成は、多方向入力操作装置１’は、同一機能を有する他の装置を用いて構成してもよい。特に、赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒは、それぞれ、必ずしも赤外光である必要はなく、使用環境に適合する限り、他の波長帯の光センサで代用してもよい。また、本実施例のように、操作時に操作者の手が操作面に接触することが想定される場合には、上述したように、非接触方式である光センサの代わりに、手の接触による接触面の静電容量変化を検知する静電容量センサや、抵抗膜や感圧素子を用いた感圧センサを用いることも可能である。
【０１５１】
［操作者意図の推定処理、及び操作反力パターンのスケジュールの決定処理］
さて、以下では、スティック制御演算部１２５における、操作者の意図の推定処理、及び操作者が意図する操作をサポートする操作反力パターンのスケジュールの決定処理について説明する。
【０１５２】
［操作者意図の推定処理］
まず、操作者の意図の推定処理について説明する。
【０１５３】
この操作者の意図の推定処理についての基本的な原理は、第１実施形態として示したものと同様であり、操作方向が２軸であるジョイスティック型の多方向入力操作装置１’においても、操作開始直後におけるスティック部１０１の初期変位量と、その操作におけるスクロール量との間には比例関係が成立する。したがって、スティック制御演算部１２５では、第１実施形態と同様の処理で、スティック部１０１の初期変位量から最終的なスクロール量を推定する。
【０１５４】
ただし、第１実施形態は、操作対象が先に図２に示したようなリスト形式のメニューであり、操作方向が１次元であり、且つ、カーソル移動量が離散的とされるものであった。そのため、第１実施形態においては、最終的なカーソル移動量を、メニュー項目毎の群として考えることができたので、判別分析を適用することが可能であった。しかしながら、本実施例では、操作対象が、先に図１９に示したような地図上の任意の位置に配置されるアイコンであり、スクロール量も連続的な分布となるので、単回帰分析処理はそのまま適用可能であるが、一変量判別分析処理の手法をそのまま適用することはできない。また、本実施例では、単回帰分析処理の適用の仕方についても、当該本実施例の特徴である２次元且つ連続的なスクロール量の分布に適合するように、第１実施形態における処理とは異なることになる。
【０１５５】
単回帰分析処理において、スティック部１０１の初期変位量とそのときの最終的なスクロール量との関係は、図２２に示すような直線上の分布となる。したがって、スティック制御演算部１２５は、スティック部１０１の初期変位量とスクロール量との関係について、単回帰分析処理によって回帰直線を求める。
【０１５６】
ここで、スティック部１０１の初期変位量及びスクロール量は、操作方向とは関係なく、速さ及び距離のスカラー量である。この回帰直線は、個人によってスティック部１０１の操作の仕方が異なるので、その傾き及び切片が個人によって異なるものとなる。
【０１５７】
したがって、本実施例のように、運転席及び助手席の双方から操作される可能性のある多方向入力操作装置１’の場合には、操作者を識別し、操作者毎に回帰直線を求めることが重要となる。
【０１５８】
［単回帰分析処理の手順］
つぎに、スティック制御演算部１２５による単回帰分析処理の手順について説明する。
【０１５９】
単回帰分析処理においては、スティック制御演算部１２５は、スティック部１０１の操作を検出する度に、当該スティック部１０１の初期変位量（Ｘ）と、その操作における最終的なスクロール量（Ｙ）とから、図２３に示すような形式からなる操作履歴テーブルを更新する。この操作履歴テーブルは、運転席用と助手席用との２種類から構成され、単回帰分析処理においては、スティック制御演算部１２５により、現在の操作者に対応する操作履歴テーブルを更新する。なお、初期状態の操作履歴テーブルは、全ての欄が“０”とされる。
【０１６０】
スティック制御演算部１２５は、操作履歴テーブルを更新するにあたっては、スティック部１０１の操作を検出する度に、当該操作履歴テーブルにおける第１行（ｎ）の欄の値に“１”を加算し、第２行（ΣｉＸｉ）の欄の値にスティック部１０１の初期変位量（Ｘ）を加算し、第３行（ΣｉＸｉ２）の欄の値に（Ｘ２）を加算する。続いて、スティック制御演算部１２５は、当該操作履歴テーブルにおける第４行（ΣｉＹｉ）の欄の値にスクロール量（Ｙ）を加算し、第５行（ΣｉＹｉ２）の欄の値に（Ｙ２）を加算する。最後に、スティック制御演算部１２５は、当該操作履歴テーブルにおける第６行（ΣｉＸｉＹｉ）の欄の値に、スティック部１０１の初期変位量（Ｘ）とスクロール量（Ｙ）との積を加算する。
【０１６１】
単回帰分析処理においては、スティック制御演算部１２５は、以上のように操作を検出する度に逐次更新する操作履歴テーブルに基づいて、回帰直線の傾きａと、切片ｂとを求める。
【０１６２】
回帰直線を求める場合には、スティック制御演算部１２５は、操作履歴テーブルの値から、上式（８）乃至次式（１２）に示す演算を行い、回帰直線の傾きａと切片ｂとを、次式（２５）及び次式（２６）に示す演算をして求める。更に、スティック制御演算部１２５は、寄与率Ｒ２を次式（２７）に示す演算をして求める。なお、寄与率Ｒ２は、上述したように、回帰直線による予測の精度を表すものであり、操作反力パターン変更可否の判定に用いるものである。
【０１６３】
ａ＝Ｓｘｙ／Ｓｘｘ  ・・・（２５）
ｂ＝＜Ｙ＞−Ｓｘｙ／Ｓｘｘ＜Ｘ＞  ・・・（２６）
Ｒ２＝Ｓｘｙ２／Ｓｘｘ／Ｓｙｙ  ・・・（２７）
スティック制御演算部１２５は、回帰式Ｙ＝ａＸ＋ｂを求めると、次回にスティック部１０１の操作を検出した場合に、当該スティック部１０１の初期変位量（Ｘ）を回帰式に代入してスクロール量推定値（Ｙ）を求め、スティック部１０１の操作開始時におけるポインティング位置から、当該スティック部１０１の操作方向に対応する地図スクロール方向の距離（Ｙ）だけ離れた位置を、仮のポインティング推定位置とする。そして、スティック制御演算部１２５は、仮のポインティング推定位置から距離最小のアイコンを、操作者がポインティングを意図するアイコンとして推定する。図２４に示す例において、スティック制御演算部１２５は、スティック部１０１の操作開始時におけるポインティング位置１４１から、スティック部１０１の操作方向に対応する地図スクロール方向の距離（Ｙ）だけ離れた位置を、仮のポインティング推定位置１４２として求める。これにより、スティック制御演算部１２５は、仮のポインティング推定位置１４２から距離最小のアイコン１４３が、操作者がポインティングを意図するアイコンと認識する。
【０１６４】
このように、多方向入力操作装置１’においては、単回帰分析処理を適用して操作者の意図を推定することができる。
【０１６５】
［操作反力パターンのスケジュールの決定処理］
つぎに、操作者が意図する操作をサポートする操作反力パターンのスケジュールの決定処理について説明する。
【０１６６】
スティック制御演算部１２５は、単回帰分析処理を行って操作者がポインティングを意図するアイコンを決定すると、そのアイコン位置をポインティングした時点でスティック部１０１が中立位置に戻りやすくなるように操作反力を制御する。
【０１６７】
まず、スティック部１０１には、基本操作反力パターンとして、図２５に示すような操作反力が予めスティック制御演算部１２５に設定されている。なお、図２５においては、横軸にスティック部１０１の変位量を示し、縦軸に操作反力を示している。図２５に示すように、基本操作反力パターンは、スティック部１０１の中立位置を中心としてすり鉢状に設定されている。
【０１６８】
したがって、スティック制御演算部１２５では、スティック部１０１の変位量が増加するほど、操作反力が大きくなるようにスティックＹ軸駆動部１２１Ｙ及びスティックＸ軸駆動部１２１Ｘを制御する。これにより、多方向入力操作装置１’においては、操作者が、スティック部１０１の変位量に比例するスクロール速度を、当該スティック部１０１の操作反力でも認識することができるように構成されている。
【０１６９】
また、スティック制御演算部１２５は、操作者がスティック部１０１から手を離した場合には、基本操作反力パターンにより、当該スティック部１０１を中立位置に戻し、スクロールを停止させる。更に、スティック制御演算部１２５は、第１実施形態と同様に、基本操作反力パターンとして、先に図１２に示したような減衰力を全ての変位量にわたって制御する。
【０１７０】
スティック制御演算部１２５は、スティック部１０１の初期変位量に基づいて、ポインティング意図するアイコンを決定した場合には、地図表示をスクロールさせ、推定したアイコンをポインティングした時点で、基本操作反力パターンに基づいて、センタリング力を増加させ、更にスティック部１０１を加振する。具体的には、スティック制御演算部１２５は、センタリング力を増加させるために、図２６の実線に示すように、変位量に対する操作反力の勾配を増加させる。
【０１７１】
また、スティック制御演算部１２５は、スティック部１０１を加振するために、推定されるアイコンをポインティングした時点から当該スティック部１０１が中立位置に戻るまでの間、第１実施形態と同様に、先に図１４に示したような時間的に正弦波状に変化する操作反力を、先に図１２に示した静的操作反力に合成する。このとき、スティック制御演算部１２５は、図２６に示すように、中立位置付近における減衰力も増加させる。スティック制御演算部１２５は、減衰力を増加させるために、第１実施形態と同様に、先に図１５に示したように、基本の減衰力の勾配を負方向に増大させ、変位速度に対して大きな操作反力が発生するように制御する。
【０１７２】
このように、スティック制御演算部１２５は、推定したアイコンをポインティングした時点で、スティック部１０１のセンタリング力を増加させることにより、推定したアイコンをポインティングした際に、スティック部１０１が中立位置に戻りやすくなり、結果として、推定されるアイコンを確実にポインティングする。
【０１７３】
また、スティック制御演算部１２５は、これと同時に、操作者が操作端を強く把持しているために、センタリング力を増加させても操作者の操作力が上回り、操作端が中立位置に戻らない場合であっても、スティック部１０１を加振することによる操作端の振動で操作端の把持力を弱めさせ、操作者の操作力を弱めさせることができるので、センタリング力の増加を有効に作用させ、操作端が中立位置に戻りやすくなる。なお、加振にあたっては、先に図１４に示した操作反力変化を、操作者の操作力と直交するスティック部１０１の円周方向に合成する。
【０１７４】
［スティック制御演算部による処理内容］
つぎに、スティック制御演算部１２５による処理手順について、図２７に示すフローチャートを用いて説明する。
【０１７５】
スティック制御演算部１２５は、スティック部１０１の操作を検出すると、先ず、操作者の識別を行う。具体的には、スティック制御演算部１２５は、ステップＳ２１において、スティック部１０１の左右に配置された操作者検知部１２３Ｌ，１２３Ｒとしての左右の赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒのうち、右の赤外線センサ１０２Ｒによって操作者が検知されたか否かを判定する。
【０１７６】
ここで、スティック制御演算部１２５は、赤外線センサ１０２Ｒによって操作者が検知されたと判定した場合には、ステップＳ２２において、左右の赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒのうち、左の赤外線センサ１０２Ｌによって操作者が検知されたか否かを判定する。
【０１７７】
スティック制御演算部１２５は、赤外線センサ１０２Ｌによって操作者が検知されなかったと判定した場合、すなわち、右の赤外線センサ１０２Ｒのみによって操作者が検知された状況である場合には、操作者の手は右側から伸びていると推定し、ステップＳ２３において、現在の操作者の着座位置は右席であると判定する。
【０１７８】
一方、スティック制御演算部１２５は、赤外線センサ１０２Ｌによって操作者が検知されたと判定した場合、すなわち、左右双方の赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒによって操作者が検知された状況である場合には、ステップＳ２４において、現在の操作者の着座位置は運転席であると判定する。すなわち、スティック制御演算部１２５は、現在の操作者の着座位置が、右ハンドル車の場合には右席であり、左ハンドル車の場合には左席であると判定する。
【０１７９】
また、スティック制御演算部１２５は、ステップＳ２１にて赤外線センサ１０２Ｒによって操作者が検知されなかったと判定した場合には、ステップＳ２５において、左右の赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒのうち、左の赤外線センサ１０２Ｌによって操作者が検知されたか否かを判定する。
【０１８０】
ここで、スティック制御演算部１２５は、赤外線センサ１０２Ｌによって操作者が検知されたと判定した場合、すなわち、左の赤外線センサ１０２Ｌのみによって操作者が検知された状況である場合には、操作者の手は左側から伸びていると推定し、ステップＳ２６において、現在の操作者の着座位置は左席であると判定する。
【０１８１】
一方、スティック制御演算部１２５は、赤外線センサ１０２Ｌによって操作者が検知されなかったと判定した場合、すなわち、左右双方の赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒによって操作者が検知されなかった状況である場合には、ステップＳ２７において、現在の操作者の着座位置は運転席であると判定する。すなわち、スティック制御演算部１２５は、現在の操作者の着座位置が、右ハンドル車の場合には右席であり、左ハンドル車の場合には左席であると判定する。
【０１８２】
ここで、左右双方の赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒによって操作者が検知された場合、又は左右双方の赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒによって操作者が検知されなかった場合には、左右の席から同時に操作している状況や、想定外の方向から手を伸ばして操作を行っている場合等が考えられるが、いずれにしても、車両においては運転者の操作が優先であり、運転者の操作と判定するのが合理的である。
【０１８３】
このように、スティック制御演算部１２５は、左右の赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒを用いて、操作者の識別を行うことができる。スティック制御演算部１２５は、現在の操作者の着座位置を判定すると、各着座位置毎に、先に図１６に示した一連の処理を経ることにより、操作者の操作意図を推定すると共に、操作者が意図する操作をサポートするような操作反力パターンのスケジュールを決定し、これら操作反力パターンのスケジュールとレバー位置情報とに基づいて、現在の発生トルク量を算出することになる。
【０１８４】
［第２実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、第２実施形態に係る多方向入力操作装置１’によれば、アイコン選択操作の際に、スティック部１０１のＸ軸方向及びＹ軸方向の変位量を検出し、操作開始直後におけるスティック部１０１の初期変位量に基づいて、操作者の操作意図を推定し、推定した操作者が意図する操作に応じて、操作反力を変更するので、第１実施形態と同様に、操作者の意図する操作をサポートするように操作反力を調整することができる。
【０１８５】
したがって、この多方向入力操作装置１’によれば、操作者が意図した操作を確実に行わせることができる。また、この多方向入力操作装置１’によれば、操作反力の調整を逐次行うので、常に操作者の意図する操作に応じたサポートを実施することができ、良好な操作性を確保することができる。
【０１８６】
また、この多方向入力操作装置１’によれば、現在の操作者の着座位置を識別する赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒを備え、これら赤外線センサ１０２Ｌ，１０２Ｒによって識別した着座位置の操作者毎に、スティック制御演算部１２５によって操作意図を推定するので、車両のセンター・クラスタに設置した場合のように、複数の操作者が使用する可能性がある場合であっても、操作に関する個人差に対応し、各操作者に対して、高精度の意図推定を実施することができる。
【０１８７】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１８８】
【図１】本発明を適用した第１実施形態に係るレバー型の多方向入力操作装置の外観構成を示す斜視図である。
【図２】本発明を適用した第１実施形態に係るレバー型の多方向入力操作装置の操作対象としての選択メニューリストの表示画面例を示す図であって、（ａ）は１頁目の表示画面例を示す図であり、（ｂ）は２頁目の表示画面例を示す図である。
【図３】本発明を適用した第１実施形態に係るレバー型の多方向入力操作装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明を適用した第１実施形態に係るレバー型の多方向入力操作装置の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図５】フィッツの法則として表されるポインティング作業における操作時間に関する理論の概要について説明するための図である。
【図６】本発明の第１実施形態における単回帰分析を適用した操作者意図の推定処理のイメージを示す図であって、レバー部の初期変位量とそのときの最終的なカーソル移動量との関係をプロットした図である。
【図７】本発明の第１実施形態における単回帰分析に使用する操作履歴テーブルの構成を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態における判別分析を適用した操作者意図の推定処理のイメージを示す図であって、レバー部の初期変位量とそのときの最終的なカーソル移動量との関係をプロットした図である。最終的なカーソル移動量を群とみなしたときの各群におけるレバー部の初期変位量の発生頻度を確率分布で表現した図である。
【図９】本発明の第１実施形態における判別分析に使用する操作履歴テーブルの構成を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態における判別分析の結果を保持する分析結果テーブルの構成を示す図であって、（ａ）はレバー部の操作方向が負方向である場合に対応して用意されている分析結果テーブルの構成を示す図であり、（ｂ）はレバー部の操作方向が正方向である場合に対応して用意されている分析結果テーブルの構成を示す図である。
【図１１】レバー部の変位量に対する基本操作反力パターンを示す図である。
【図１２】減衰力に関する基本操作反力パターンを示す図である。
【図１３】レバー部を中立位置に戻りやすくする操作反力パターンの変更処理について説明するための図である。
【図１４】レバー部加振のための時間的操作反力変化を示す図である。
【図１５】減衰力の増加処理について説明するための図である。
【図１６】本発明を適用した第１実施形態に係るレバー型の多方向入力操作装置のレバー制御演算部における一連の処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】本発明を適用した第２実施形態に係るジョイスティック型の多方向入力操作装置の外観構成を示す斜視図である。
【図１８】本発明を適用した第２実施形態に係るジョイスティック型の多方向入力操作装置の操作者検知部の配置及び操作者の手の進入角度について説明するための図である。
【図１９】本発明を適用した第２実施形態に係るジョイスティック型の多方向入力操作装置の操作対象としての地図上におけるアイコンの表示画面例を示す図である。
【図２０】本発明を適用した第２実施形態に係るジョイスティック型の多方向入力操作装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明を適用した第２実施形態に係るジョイスティック型の多方向入力操作装置の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図２２】本発明の第２実施形態における単回帰分析を適用した操作者意図の推定処理のイメージを示す図であって、レバー部の初期変位量とそのときの最終的なスクロール量との関係をプロットした図である。
【図２３】本発明の第２実施形態における単回帰分析に使用する操作履歴テーブルの構成を示す図である。
【図２４】本発明を適用した第２実施形態に係るジョイスティック型の多方向入力操作装置の操作対象としての地図上におけるアイコンの表示画面例を示す図であって、ポインティングを意図するアイコンの推定処理について説明するための図である。
【図２５】スティック部の変位量に対する基本操作反力パターンを示す図である。
【図２６】スティック部を中立位置に戻りやすくする操作反力パターンの変更処理について説明するための図である。
【図２７】本発明を適用した第２実施形態に係るジョイスティック型の多方向入力操作装置のスティック制御演算部において、操作者の識別を行う際の一連の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１８９】
１，１’  多方向入力操作装置
１１  レバー部
１１ａ，１０１ａ  操作端部
１１ｂ，１０１ｂ  台座
１２  レバー駆動部
１３  レバー位置検出部
１４  レバー制御演算部
１５，１２６  通信部
３１  操作・表示処理演算部
３２  情報処理演算部
３３  表示部
４１ａ，１３２Ｘ，１３２Ｙ  フォトエンコーダ
４１ｂ，１３４  タクトスイッチ
４２，１３５  制御回路
４３ａ，１３１ａＸ，１３１ａＹ  シャフト
４３ｂ，１３１ｂＸ，１３１ｂＹ  電動モータ
４４，１３６  シリアルインターフェース回路
１０１  スティック部
１０２Ｌ，１０２Ｒ  赤外線センサ
１０３  センター・ライン
１１１  自車位置
１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ，１４３  アイコン
１１３  センター・クロス
１２１Ｘ  スティックＸ軸駆動部
１２１Ｙ  スティックＹ軸駆動部
１２２Ｘ  スティックＸ軸位置検出部
１２２Ｙ  スティックＹ軸位置検出部
１２３Ｌ，１２３Ｒ  操作者検知部
１２４  操作決定部
１２５  スティック制御演算部
１３３ａＬ，１３３ａＲ  赤外発光ダイオード
１３３ｂＬ，１３３ｂＲ  フォト・トランジスタ
１４１  ポインティング位置
１４２  仮のポインティング推定位置
ＣＲ  カーソル
ＨＤ  手
ＴＧ  ターゲット
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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