(57)【要約】【課題】  操作部の操作を当該操作部へ視線を移動させることなく行うという操作方法を、操作者に対して効率良く体験させることができて、その操作方法を容易に習熟可能にすること。【解決手段】  ハプティックデバイス１０の操作部１３は、中心Ｃを支点に３６０度方向へ回動操作可能になっており、アクチュエータ１６により任意方向の力感覚を付与できる構成となっている。制御ユニット１７内の演算処理部１８は、操作部１３の目標操作位置までの操作方法を教示することを目的とした練習モードへ切換えられた状態では、アクチュエータ１６を動作させて、操作部１３の目標操作位置方向以外への操作に対して当該操作方向と反対方向の較的大きな力感覚（ハプティック）を作用させる。これにより、操作者は、操作部１３を目標操作位置方向以外へ回動操作し難くなるので、目標位置方向へ回動操作すれば良いことを認識するようになる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホームポジションから複数の操作位置へ操作可能に構成された操作部と、この操作部が前記操作位置へ操作された状態で当該操作位置に応じた制御信号を出力する制御手段とを備えた操作装置において、
動作状態で前記操作部に対して力感覚を付与可能に構成されたアクチュエータを備え、
前記制御手段は、前記操作部の目標操作位置までの操作方法を教示することを目的とした練習モードへ切換可能に構成され、その練習モードへ切換えられた状態では、前記操作部に対して前記アクチュエータを通じて力感覚を付与することにより、当該操作部に係る前記目標操作位置への操作方向を教示することを特徴とする操作装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記練習モードへ切換えられた状態では、前記操作部の前記目標操作位置方向以外への操作に対して当該操作方向と反対方向の力感覚が作用するように前記アクチュエータを動作させることにより、当該操作部に係る前記目標操作位置への操作方向を教示することを特徴とする請求項１記載の操作装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記練習モードに切換えられた状態では、前記操作部の前記目標操作位置までの操作方法を音声出力により説明することを特徴とする請求項１または２記載の操作装置。
【請求項４】
前記操作部は押下げ操作可能に構成されると共に、その操作部の押下げ操作に応じて操作信号を出力する信号出力手段を備え、
前記アクチュエータは、前記操作部を前記押下げ操作方向へ移動させた後に復帰移動させるという補助動作を実行可能に構成され、
前記制御手段は、前記信号出力手段から前記操作信号が出力されるのに同期して前記制御信号を出力するように構成されると共に、前記練習モードに切換えられた状態時に前記操作部の押下げ操作を教示する必要が生じたときに前記アクチュエータにおいて前記補助動作を実行させることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作部によって種々の操作を行い得るように構成された操作装置、特には、操作者に対して、操作部の操作時に視線を移動させることなく所望の操作を行い得るように習熟させるための操作方法学習機能を備えた操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、カーナビゲーション装置やカーオーディオ装置のような車載装置の操作を円滑且つ迅速に行うためには、ある程度の習熟が必要である。特に、車両の走行時のように、操作者（車両運転者）が操作部に視線を移動させることなく所望の操作を行う必要がある場合には、その操作に十分に習熟しておくことが望ましい。このような要望に対処するためには、操作者に対して操作方法などを早期に習熟させるための操作方法学習機能を備えれば良く、その操作方法学習機能を実現するためには、例えば、特許文献１や特許文献２に見られるような手段を利用することが考えられる。
【０００３】
即ち、特許文献１に記載された手段は、ユーザへの物品や使用方法などの説明を音声と映像を同期させて行い、その説明中においてユーザが発した音声を認識することにより、当該ユーザの要求に応じながら、使用方法などを双方向的に且つ自動的に説明するようにした対話型自動説明装置である。具体的には、この自動説明装置は、予め作成された対話シナリオに記述された説明手順に従って、使用方法や案内などの説明に必要な画像である説明資料を画像表示し、このように表示された説明資料上でアニメーションキャラクタを動作させ、その動作に合わせてアニメーションキャラクタにより自動的に説明を行うものであり、一通りの、若しくは一区切りの説明の後、ユーザ側からの音声入力により質問や聞き直しなどの要求を受け付けることにより、双方向的に且つ自動的に説明を行う構成となっている。
【０００４】
また、特許文献２に記載された手段は、音声コマンドに応じた処理を実行する通常の命令実行モードの他に、ユーザに操作の練習をさせるための練習モードを設定した車載制御装置であり、練習モードでは、ユーザへ音声入力の方法を画面上で説明し、ユーザ側では実際に音声を試入力することにより操作方法を学習（練習）できる構成となっている。
【特許文献１】特開２００１−２４９９２４号公報
【特許文献２】特開２００４−１２６４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された対話型自動説明装置を採用した場合、ユーザ側では、画像表示された説明資料を見ながら音声による説明を聞き、その説明に沿って使用方法などを習得することになるが、このような習得方法では、説明資料を注意深く見ながら説明を聞く必要があるため、操作部の操作時に視線を移動させることなく所望の操作を行い得るように習熟させるという用途には、その効果を十分に発揮できないという事情がある。また、特許文献２に記載された車載制御装置においても、画面表示による説明を注意深く確認する必要があるため、上記同様に、操作部の操作時に視線を移動させることなく所望の操作を行い得るように習熟させるという用途には適さないという事情があり、しかも、操作の練習時にはユーザ自らが音声を発する必要があるため、その練習が煩雑になるなどの問題点もある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、操作部の操作を当該操作部へ視線を移動させることなく行うという操作方法を、操作者に対して効率良く体験させることができて、その操作方法を容易に習熟可能となる操作装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の操作装置によれば、制御手段が、操作部の目標操作位置までの操作方法を教示することを目的とした練習モードへ切換えられた状態では、その操作部に対してアクチュエータを通じて力感覚が付与されて、当該操作部に係る前記目標操作位置への操作方向が教示されるようになる。このように、操作部を通じた力感覚により操作方法が教示される結果、操作部の操作を当該操作部へ視線を移動させることなく行うという操作方法を、操作者に対して効率良く体験させることができて、その操作方法を容易に習熟可能となる。
【０００８】
請求項２記載の操作装置によれば、練習モードへ切換えられた状態では、操作部の目標操作位置方向以外への操作に対して当該操作方向と反対方向の力感覚（ハプティック）が作用するようになる。これにより、操作者は、操作部を目標操作位置以外の方向へ操作し難くなると共に、目標操作位置方向へは操作部を通常通り操作できるようになり、これに応じて、操作部の操作に習熟できるようになる。
【０００９】
請求項３記載の操作装置によれば、前記練習モードに切換えられた状態では、操作部の目標位置までの操作方法が音声出力により説明されるから、操作部に作用する力感覚による操作方法の教示を有効にサポートできるようになる。
【００１０】
請求項４記載の操作装置によれば、操作部の押下げ操作が必要な状態を、操作部が実際に押下げ方向へ移動されることに応じて効果的に教示できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を一人乗りの小型車両用の操作装置に適用した一実施例について図面を参照しながら説明する。
図４には、一人乗り小型車両（以下、車両と呼ぶ）の形状が概略的に示されている。この図４おいて、車両１は、操作者である運転者Ｈが乗り込む座席２の下側に４本の駆動輪３（３本のみ図示）が取付けられた形態となっている。座席２の前方位置には、表示装置４が使用位置（図示位置）と運転者Ｈの乗降の妨げとならない退避位置との間で出没可能に設けられている。また、座席２における運転者Ｈから見て左側の位置には左側アームレスト操作盤５が設けられ、座席２の右側の位置には右側アームレスト操作盤６が設けられている。
【００１２】
図５には、上記左側アームレスト操作盤５の具体的な構成例が示されており、以下これについて説明する。尚、アームレスト操作盤５及び６は左右対称構造のものであって基本的には同一構成であるから、右側アームレスト操作盤６の構成については、その説明を省略する。
【００１３】
図５において、左側アームレスト操作盤５は、運転者Ｈが座席２に着席した状態で、その肘や手首を置くことが可能な長尺形状のアームレスト７と、このアームレスト７の外側に配置された本体８と、この本体８にアーム９を介して支持されたハプティックデバイス１０と、本体８の上面に複数のスイッチ要素を配置して構成されたスイッチボード１１とを備えている。
【００１４】
図１〜図３には、上記ハプティックデバイス１０の具体的な構成例及びこれに関連した電気的構成例が示されており、以下これについて説明する。
ハプティックデバイス１０全体の平面形状及び当該ハプティックデバイス１０上部の側面形状をそれぞれ示す図２及び図３において、ハプティックデバイス１０は、頂部に円形の開口部１２ａを備えた球形状のホルダ部１２を備えており、その内部に操作部１３を収納した構造となっている。この操作部１３は、半球形状の操作面１３ａを備えた形態となっており、ホルダ部１２内に、当該操作面１３ａを開口部１２ａに臨ませた状態で収納されている。また、操作部１３の操作面１３ａの中央部には、半球形状の突起部１３ｂが形成されている。
【００１５】
図１には、ハプティックデバイス１０の模式的な断面構造例が示されていると共に、これに関連した電気的構成が機能ブロックの組み合わせにより示されている。この図１において、ホルダ部１２内に収納された状態の操作部１３は、操作面１３ａに係る半球形状の中心Ｃを支点に３６０度方向へ回動操作可能に設けられており、その非操作状態（回動操作が行われていない状態）では、突起部１３ｂを開口部１２ａの中心に位置させたホームポジションへ自動復帰する構成となっている。尚、この自動復帰のための機構については具体的に図示しないが、ばねを利用した手段により容易に実現できる。
【００１６】
また、操作部１３は、下方へ押下げ操作可能な構造となっており、その押下げ操作に応じてホルダ部１２内に配置されたスイッチ要素１４（本発明でいう信号出力手段に相当）がオンされる構成となっている。この場合、操作部１３の押下げ操作が行われたときには、これに伴うスイッチ要素１４のオン信号がエンター信号（操作信号に相当）として認識される構成となっている。
【００１７】
操作部１３の下面には、下方へ延びるアーム部１３ｃが一体に形成されており、ホルダ部１２内には、当該アーム部１３ｃの先端部分の位置（ひいては、操作部１３の操作位置）を示す位置信号を出力するための操作位置検出器１５が設けられている。また、ホルダ部１２内には、動作状態で前記操作部１３に対して任意方向の力感覚を付与するためのアクチュエータ１６が設けられており、特に、このアクチュエータ１６は、操作部１３を押下げ方向（下方向）へ移動させた後に復帰移動させるという補助動作を実行可能に構成されている。
【００１８】
上記ハプティックデバイス１０に接続された制御ユニット１７（制御手段に相当）は、マイクロコンピュータにより構成された演算処理部１８及びハプティックデバイス１０による操作機能を実現するのに必要な情報を記憶したメモリ部１９を主体に構成されている。この演算処理部１８には、ハプティックデバイス１０内のスイッチ要素１４からのエンター信号、操作位置検出器１５からの位置信号、車両を走行可能状態に切替えるためのメインスイッチ（図示せず）からのオン信号などが、入力インタフェース２０を介して与えられる構成となっている。
【００１９】
メモリ部１９には、操作位置検出器１５からの位置信号により示される操作部１３の実際の操作位置と、車両搭載機器に係る複数種類の操作機能項目毎の操作位置との関係を示すデータの他に、アクチュエータ１６による出力の初期設定値や、操作位置検出器１５からの位置信号の変化速度（操作部１３の操作速度）に応じたアクチュエータ１６の出力に係る補正値を示すデータなどが記憶される。
【００２０】
演算処理部１８は、入力インタフェース２０を通じた入力信号（エンター信号、位置信号、機能選択信号、オン信号など）、メモリ部１９の記憶データ、予め設定されたプログラムなどに基づいて、表示装置４での表示制御及び音声再生装置２１での音声出力制御を出力インタフェース２２を通じて行うと共に、アクチュエータ１６の動作制御を制御出力部２３を通じて行い、さらに、ハプティックデバイス１０による操作内容に応じた制御信号（操作対象の車両搭載機器の動作を制御するための信号）を出力するように構成されている。
【００２１】
上記のように構成されたハプティックデバイス１０の操作部１３を操作する場合には、図６に示すように、肘や手首をアームレスト７に置いた状態の運転者Ｈが、その掌で操作部１３を回動させることにより行うものである。
【００２２】
以下においては、制御ユニット１７内の演算処理部１８による制御例について説明する。即ち、演算処理部１８には、操作方法学習機能（操作部１３の目標操作位置までの操作方法の教示を目的とした機能）を実現するための練習モードプログラムが設定されており、この練習モードプログラムの実行状態、つまり練習モードには、例えば、電源投入後に所定のキャンセル操作が行われなかったときに移行する構成となっている。
【００２３】
図７には、練習モードプログラムの具体例が示されており、以下これについて関連した作用と共に説明する。この練習モードでは、最初に、ハプティックデバイス１０のための初期設定を行う（ステップＳ１）。この初期設定では、例えば、ハプティックデバイス１０内の操作位置検出器１５から出力される位置信号の較正、演算処理部１８側のプログラム上の変数のイニシャライズなどを行う。
【００２４】
次いで、表示装置４において図８に示すような練習モード用メニュー画面を表示すると共に、表示されたメニューの操作に係る音声案内を音声再生装置２１により行う（ステップＳ２）。尚、音声再生装置２１を有しない構成であった場合には、音声案内に代わるメッセージを表示装置４の所定エリアに表示する。
【００２５】
図８において、上記練習モード用メニュー画面は、例えば、カーナビゲーション装置やオーディオ装置などの制御のための初期画面となる実際のメニュー画面に対応するものであり、「ＭＥＮＵ（練習モード）」の文字と共に、カーナビゲーション装置の機能設定、目的地設定、移動体通信の各機能の選択を行うための上下３個のアイコンａ〜ｃ、並びに具体的な目的地（この例ではカーディーラー、病院）の選択機能、オーディオ装置の機能の選択を行うための上下３個のアイコンｄ〜ｆが、左右２列に表示され、さらに、各アイコンａ〜ｆと対応付けた状態で、それらの機能を示す「Ｆｕｎｃｔｉｏｎ」、「ＰＯＩ（Point Of Interest）」、「Ｐｈｏｎｅ」、「Ｄｅａｌｅｒ」、「Ｈｏｓｐｉｔａｌ」、「Ａｕｄｉｏ」の各文字がそれぞれ表示される。この場合、上記アイコンａ〜ｆ及び各文字は、実際のメニュー画面にも表示されるものであるが、この練習モード用メニュー画面には、練習モードを終了させるときに選択されるアイコンｇが表示されると共に、このアイコンｇと対応付けた状態で「Ｑｕｉｔ」の文字が表示される。
【００２６】
尚、上記練習モードメニュー画面（及び実際のメニュー画面）が最初に表示された初期状態では、例えば、アイコンｂが選択項目とされるものであり、そのアイコンｂが強調表示された状態（図８では「網掛け」がないの状態で示す）とされる。
【００２７】
このような初期状態から選択項目を変更する場合には、ハプティックデバイス１０の操作部１３を、ホームポジションから所定方向へ回動操作する。即ち、図８に示す初期状態において、操作部１３をホームポジションから前方へ回動操作した場合には、これに伴い操作位置検出器１５から操作部１３の回動方向に応じた位置信号が出力されるのに伴い、演算処理部１８は、選択項目を上方のアイコンａへ移動させると共に、そのアイコンａを強調表示する制御を行う。尚、操作部１３が上記のような回動操作後にホームポジションへ戻された場合には、選択項目が変更されることはない。
【００２８】
また、図８に示す初期状態において、操作部１３をホームポジションから手前側へ回動操作した場合には、選択項目を下方のアイコンｃへ移動させる制御が行われ、同初期状態において、操作部１３をホームポジションから右方へ回動操作した場合には、選択項目を右方のアイコンｅへ移動させると共に、そのアイコンｅを強調表示する、といった制御が行われる。
【００２９】
さらに、例えば、操作部１３をホームポジションから手前側へ回動操作して選択項目を下方のアイコンｃへ移動させた状態から、引き続いて右方のアイコンｆを選択項目とするためには、操作部１３を一旦ホームポジションへ戻した後に当該操作部１３を右方へ回動操作すれば良いが、操作部１３をホームポジションへ戻すことなく、そのまま右方へ回動操作した場合にもアイコンｆを選択項目とすることができる。
【００３０】
以上のような制御が行われるのに応じて、ハプティックデバイス１０による選択項目変更操作を行い得るようになっている。尚、選択項目が変更されたときには、その旨を示す音声（選択項目名を示す合成音声、或いはビープ音など）が音声再生装置２１から出力される構成となっている。
【００３１】
操作者は、練習モードメニュー画面の表示状態では、前記ステップＳ２での音声案内に従い、且つ上記表示画面を目視しながら操作部１３を回動操作することにより操作方法を説明して欲しい項目（アイコンａ〜ｆ）を選択する操作、若しくは練習モードを終了するためのアイコンｇを選択項目とする操作を行うものであり、その操作状態が演算処理部１８において判定されることになる。また、選択項目の確定は、操作部１３の押下げにより行われる。
【００３２】
即ち、図７において、演算処理部１８は、上記のように項目が選択された状態から操作部１３を押下げ操作された場合には、スイッチ要素１４から出力されるオン信号をエンター信号として認識し、これに応じて選択項目が確定された旨の判定を行う（ステップＳ３）。尚、エンター信号を認識したとき（選択項目が確定されたとき）には、その旨を示す音声（例えばクリック音）が音声再生装置２１から出力される構成となっている。
【００３３】
確定された選択項目がアイコンｇであると判定した場合には、練習モードプログラムを終了するが、確定された選択項目がアイコンｇ以外であると判定した場合には、その選択項目に応じた操作方法説明シーケンスが実行される。尚、図７では、アイコンａ〜ｆに対応した６種類の操作方法説明シーケンスのうち、所定のアイコン（例えばアイコンｆ）のための操作方法説明シーケンスに係るステップＳ４〜Ｓ７のみを示している。
【００３４】
この操作方法説明シーケンスでは、選択項目を初期状態（アイコンｂが選択項目とされた状態）に戻し（ステップＳ４）、この後に、音声再生装置２１からの音声出力により操作方法の説明を行う（ステップＳ５）。
【００３５】
次いで、アクチュエータ１６を制御出力部２３により動作させることによって、ハプティックデバイス１０の操作部１３の操作可能方向を規制するハプティック制御ルーチンＳ６を実行する。具体的には、ハプティック制御ルーチンＳ６では、以下のような制御を行う。
【００３６】
即ち、この例のようにアイコンｆが選択対象の項目と操作部１３を手前側方向のみへ容易に操作可能な状態とするために、アクチュエータ１６を動作させて、操作部１３の前方、左方及び右方への操作に対してその操作方向と反対方向の比較的大きな力感覚（ハプティック）を作用させた場合には、操作者は、操作部１３を前方、左方及び右方へ回動操作し難くなるので、手前側へ回動操作すれば良いことを認識するようになる。このような回動操作に応じてアイコンｃが選択項目とされた後には、操作部１３を右方向のみへ容易に操作可能な状態とするために、アクチュエータ１６を動作させて、操作部１３の手前側、前方及び右方への操作に対して比較的大きな力感覚を作用させる。これにより、操作者は、操作部１３を手前側、前方及び右方へ回動操作し難くなるので、左方向へ回動操作すれば良いことを認識するようになる。
【００３７】
このような回動操作に応じてアイコンｆが選択項目とされたときには、目的の項目が選択された旨を、音声再生装置２１を通じて報知する。この場合、上記選択項目の確定操作の方法を学習させるために、目的とする項目の選択が終了した後に、アクチュエータ１６により、操作部１３を下方向へ移動させた後に上方向へ復帰移動させるという補助動作を実行する制御を行い、以て操作部１３の押下げ操作が必要な状態を報知する構成となっている。
【００３８】
尚、初期状態で選択項目とされたアイコンｂのための操作方法説明シーケンスでは、その選択のために操作部１３の回動操作を行う必要がないから、アクチュエータ１６により上述のような補助動作を実行する制御を行い、以て操作部１３を下方向（押し込み方向）へ操作することを報知することになる。
【００３９】
上記のようなハプティック制御ルーチンＳ６の実行後には、選択項目の確定操作が行われたか否かを判断し（ステップＳ７）、その確定操作が行われていない状態では、操作方法説明シーケンス（Ｓ４〜Ｓ８）を再実行する。これに対して、選択項目の確定操作が行われたときには、前記練習モード用メニュー画面の表示並びにメニューの操作に係る音声案内を行うステップＳ２に戻って、他の項目の選択に係る操作方法を学習可能な状態とする。
【００４０】
尚、上記操作方法説明シーケンスにおいて、間違った操作が行われたときは、その旨を報知するための警報音を音声再生装置２１から出力する構成とすることが望ましい。
要するに、上記した実施例によれば、演算処理部１８が、操作部１３の目標操作位置までの操作方法を教示することを目的とした練習モードへ切換えられた状態では、その操作部１３の目標操作位置方向以外への操作に対して当該操作方向と反対方向の比較的大きな力感覚（ハプティック）が作用するようになる。これにより、操作者（運転者Ｈ）は、操作部１３を目標操作位置以外の方向へ操作し難くなると共に、目標操作位置方向へは操作部１３を通常通り操作できるようになり、これに応じて、操作部１３の操作に習熟できるようになる。このように、操作部１３を通じた力感覚により操作方法が教示される結果、操作部１３の操作を当該操作部１３へ視線を移動させることなく行うという操作方法を、操作者に対して効率良く体験させることができて、その操作方法を容易に習熟可能となる。
【００４１】
また、前記練習モードに切換えられた状態では、操作部１３の目標位置までの操作方法が音声再生装置２１からの音声出力により説明されるから、操作部１３に作用する力感覚による操作方法の教示を有効にサポートできるようになる。さらに、操作部１３の押下げ操作が必要な状態（選択項目の確定操作が必要な状態）時には、操作部１３を下方向へ移動させた後に上方向へ復帰移動させるという補助動作が実行される構成となっているから、操作部１３の押下げ操作が必要である旨を、操作部１３が実際に押下げ方向へ移動されることに応じて効果的に教示できるようになる。
【００４２】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えば以下のような変形または拡張が可能である。
上記実施例では、練習モードに切換わった状態において、操作部１３の目標操作位置への操作方法を教示するために、操作部１３の目標操作位置方向以外への操作に対して当該操作方向と反対方向の力感覚が作用するようにアクチュエータ１６を動作させる構成としたが、このように操作方向を制限するのではなく、例えば、教示すべき操作方向が前方であった場合には、操作部１３をアクチュエータ１６により前方へ回動させた後にすぐに元の位置に復帰させるという制御を行うことにより、操作部１３に対して操作すべき方向を示す力感覚を付与する構成とし、以て当該操作部１３に係る目標操作位置への操作方向を教示するようにしても良い。
車両用の操作装置に適用した例に説明したが、ハプティックデバイスを備えた他の機器（例えば、パソコン、玩具など）のための操作装置に広く適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施例に係るハプティックデバイスの模式的な断面構造及びこれに関連する電気的構成を示す図
【図２】ハプティックデバイス全体の平面図
【図３】ハプティックデバイス上部の側面図
【図４】一人乗り小型車両の外観を概略的に示す斜視図
【図５】要部の斜視図
【図６】操作部の操作例を説明するための平面図
【図７】練習モードプログラムの具体例を示すフローチャート
【図８】表示装置による表示画面の一例を示す図
【符号の説明】
【００４４】
１は一人乗り小型車両、４は表示装置、１０はハプティックデバイス、１３は操作部、１４はスイッチ要素（信号出力手段）、１５は操作位置検出器、１６はアクチュエータ、１７は制御ユニット（制御手段）、１８は演算処理部、２１は音声再生装置を示す。
【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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