(57)【要約】【課題】  操作者が操作すると振動する操作部を備えた車両用入力操作装置において、車両の振動を発生する状況が変化しても、操作部の振動を充分に知覚できる入力操作装置を提供する。【解決手段】  入力操作装置１は、操作者が接触して操作するタッチパネル２と、タッチパネル２が操作されたときタッチパネル２を振動させる振動手段として振動素子３、増幅部４及び制御手段５を備える。制御手段５は、車両の加速度センサ６で検知した振動が大きくなるほど、タッチパネル２の振動を大きくするように増幅部４を制御して振動素子３を振動させることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者が接触して操作する操作部と、前記操作部が操作されたとき前記操作部を振動させる振動手段とを備えた車両用入力操作装置であって、
前記振動手段は、車両の振動検知手段で検知した振動が大きくなるほど、前記操作部の振動を大きくすることを特徴とする車両用入力操作装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用入力操作装置において、前記振動検知手段は、車両の走行速度を検知する速度検知手段で検知した走行速度に応じて前記振動の大きさを補正することを特徴とする車両用入力操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作者が走査すると振動する操作部を備えた車両用入力操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディスプレイパネルと、このディスプレイパネルを振動させる振動素子とを備えた表示装置が知られている（特許文献１）。この表示装置は、ペンや手指等によってディスプレイパネル上の表示領域の位置を指定するものであり、指定された位置に応じて振動素子による振動の周波数や振幅を変えている。操作者は、振動素子によるディスプレイパネルの振動を知覚することで操作内容を把握できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８５４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような表示装置を入力操作装置とする電子機器（例えば、カーナビゲーションシステム）が車両に搭載された場合、車両が走行しているときは、路面の起伏等の走行環境に影響を受けて振動するので、車両の振動にも拘わらず、入力操作装置の操作者がディスプレイパネルの振動を充分に知覚できるようにする必要がある。そのため、入力操作装置が操作されたときの振動素子の振動を、停車中のように車両の振動が無いか小さい場合に比べて大きく設定することが考えられる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の表示装置では、振動が発生する状況に応じて振動素子の振動を変更することを考慮していないので、当該表示装置を車両に搭載して使用する場合に不都合が生じる。例えば、振動素子の振動を走行中の車両の振動を上回るように設定すると、車両が停車中には振動素子の振動が大きすぎて振動音がノイズとなり不快に感じてしまう。一方、振動素子の振動を停車中の車両の振動に合わせて設定すると、車両が走行中には車両の振動に比べて振動素子の振動が小さすぎてディスプレイパネルの振動を充分に知覚できない恐れがある。このような問題は、ディスプレイパネルを振動させる表示装置に限らず、振動手段によって振動する操作部を有する入力操作装置に共通の問題である。
【０００６】
そこで、本発明は、操作者が操作すると振動する操作部を備えた車両用入力操作装置において、車両の振動を発生する状況が変化しても、操作部の振動を充分に知覚できる入力操作装置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】
【０００７】
本発明は、操作者が接触して操作する操作部と、操作部が操作されたとき操作部を振動させる振動手段とを備えた車両用入力操作装置であって、振動手段は、車両の振動検知手段で検知した振動が大きくなるほど、操作部の振動を大きくすることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、振動検知手段によって検知した振動が大きいとき（例えば、車両が走行中の場合など）には振動手段は操作部の振動を大きくするため、操作者は操作部の振動を充分に知覚できる。振動検知手段によって検知した振動が小さいとき（例えば、車両が停車中の場合など）には振動手段の振動が小さくなるため、操作者は振動手段の振動によって発生する振動音を不快に感じることなく操作部の振動を充分に知覚できる。従って、車両の振動が変化した場合であっても、振動手段によって発生する振動音を不快に感じることなく操作部の振動を充分に知覚できる。
【０００９】
本発明において、振動検知手段は、車両の走行速度を検知する速度検知手段で検知した走行速度に応じて振動の大きさを補正することが好ましい。一般に走行速度が大きくなると車両の振動も大きくなる。このため、速度検知手段で検知した走行速度に応じて振動の大きさを補正することで、振動検知手段の測定誤差等を補正することができ、より精度の高い振動の検知ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の入力操作装置の説明図。
【図２】実施形態のタッチパネルが操作されたときの処理手順を示すフローチャート。
【図３】実施形態の振動の検知について説明する図。
【図４】実施形態の車両の振動振幅の絶対値に応じて操作部の振動を補正する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１を参照して、本発明の実施形態の車両用入力操作装置（以下、「入力操作装置」という）の構成について説明する。
【００１２】
本実施形態の入力操作装置１は、車両に搭載され、ナビゲーションシステム、オーディオ機器、及び空調装置等の作動を操作するための入力操作装置である。
【００１３】
入力操作装置１は、操作部としてのタッチパネル２と、振動手段としての振動素子３と、増幅部４と、制御手段５とを備える。
【００１４】
タッチパネル２は、操作者に対して情報を画面（図示省略）に表示する表示装置としての機能に加え、画面に操作者の手指等が接触する（以下、このような接触を「画面操作」という）ことで操作できる機能を有している。タッチパネル２は、外部から入力された表示内容を表す電気信号に応じて画面の表示を変更する。また、タッチパネル２は、画面操作されると、接触した画面内の位置情報を表す電気信号を外部に出力する。
【００１５】
振動素子３は、外部から入力された電気信号に応じて振動する部材であり、例えば、回転軸上から重心をずらすことで、回転時に振動を発生する偏心モータ、又はコイルに流れる電流を変化させて、永久磁石とコイルとの間に発生する引力及び斥力を変化させることで振動を発生するボイスコイルモータなどで構成される。振動素子３は、タッチパネル２の背面に設けられ、振動素子３の振動によってタッチパネル２を振動できる。これによって、操作者がタッチパネル２の画面操作をしているときに、振動素子３が振動することで、タッチパネル２に触れている操作者の指先に振動を伝達することができる。
【００１６】
増幅部４は、振動素子３の振動を表す電気信号を増幅するために、例えば、オペアンプ等で構成された増幅回路で構成されている。
【００１７】
制御手段５は、各種演算処理を実行するＣＰＵ（中央演算処理装置：図示省略）と、このＣＰＵで実行される各種演算プログラム、各種テーブル、演算結果等を記憶するＲＯＭ及びＲＡＭからなる内部記憶手段（図示省略）とを備える。制御手段５は、各種電気信号が入力されると共に、演算結果等に基づいて制御信号を外部に出力する。詳細には、制御手段５は、タッチパネル２の画面に表示する情報を状況に応じて変更し電気信号としてタッチパネル２に出力する。そして、制御手段５は、タッチパネル２の画面操作によって画面内の位置情報を表す電気信号が入力され、画面内の位置情報と画面に表示している情報との対応から、画面操作に応じた処理を実行すると共に、増幅部４に対して振動素子３を振動するための電気信号を出力する。
【００１８】
これは、例えば、制御手段５は、タッチパネル２の画面に複数の仮想的なボタン（以下、「仮想ボタン」という）を表示して、操作者が１つの仮想ボタンを選択すると、選択された仮想ボタンに応じた処理を実行する。このとき、制御手段５は、複数の仮想ボタンをそれぞれ異なる位置に表示し、各仮想ボタンと位置情報との対応付けを内部記憶手段に記憶する。そして、制御手段５は、操作者がこれらの複数の仮想ボタンのうち１つの仮想ボタンを選択したときにタッチパネル２から出力される画面内の位置情報から、いずれの仮想ボタンが選択されたのかを識別する。
【００１９】
制御手段５は、この操作された仮想ボタンに応じて振動素子３の振動を変化させるように様々なパターンの電気信号を出力する。ここで様々なパターンの電気信号とは、例えば、仮想ボタンが操作されている間（接触されている間）振動を続ける電気信号であったり、０．５秒間振動した後に０．５秒間振動を停止するというパターンを交互に繰り返す電気信号である。このように、操作者は、振動のパターンを覚えておけば、操作に応じて振動が変化することで画面操作を正しく操作できたか否かを把握することができる。
【００２０】
また、車両は、振動を検知する振動検知手段として加速度センサ６を用いている。車両は、走行速度を検知する速度検知手段として車速センサ７を備えている。
【００２１】
次に、図２を参照して、上記構成の入力操作装置１の制御手段５が実行するタッチパネル２が操作されたときの処理手順を説明する。本フローチャートで示される制御処理プログラムは、所定時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）毎に呼び出されて実行される。
【００２２】
最初のステップＳＴ１では、タッチパネル２が画面操作されたか否かを判定する。この判定は、タッチパネル２から画面内の位置情報を表す電気信号が入力された場合に画面操作されたと判定し、この電気信号が入力されていない場合に画面操作されていないと判定する。ステップＳＴ１で、タッチパネル２が操作されていないと判定した場合には（ステップＳＴ１の判定結果がＮＯ）本制御処理を終了し、タッチパネル２が操作されたと判定した場合には（ステップＳＴ１の判定結果がＹＥＳ）ステップＳＴ２に進む。
【００２３】
ステップＳＴ２では車両の振動の振幅値（以下、「振動振幅」という）を取得し、ステップＳＴ３に進み、ステップＳＴ２で取得した車両の振動振幅から振動素子３の振動の大きさの補正値を決定する。図３（ａ）は車両の振動の時間変化を示す図であり、横軸は時間を示し、縦軸は加速度センサ６によって検知された車両の振動振幅を示す。時刻ｔ１は車両が振動を開始した時刻を示し、時刻ｔ５は車両の振動が終了した時刻を示す。時刻ｔ２は振動振幅の時間変化の極大値の一例を示し、時刻ｔ４は振動振幅の時間変化の極小値の一例を示す。時刻ｔ３は時刻ｔ２から時刻ｔ４に遷移するときに一時的に振動の振幅が０になる時刻を示す。
【００２４】
図３（ａ）に示されるように、時刻ｔ３のような極大値から極小値への遷移、又は極小値から極大値への遷移をする場合には、一時的に振動が０になる瞬間が発生する。
【００２５】
実際にはこのような瞬間の波形の振動が０であったとしても車両の振動は止まっていないため、操作者は揺れを感じる状態である。従って、このようなときであってもタッチパネル２の振動が、車両の振動に比べて小さくならないようにした方がよい。
【００２６】
このような理由から本実施形態では、図３（ｂ）は、図３（ａ）の車両の振動振幅の時間変化の極大値及び極小値の絶対値を取り、各絶対値のうち隣同士の絶対値を線形補間している。横軸は時間を示し、縦軸は車両の振動振幅の絶対値を示す。時刻ｔ１〜ｔ５は図３（ａ）と同じ時刻を示す。
【００２７】
図３（ｂ）に示されるように、車両の振動の振幅が０である時刻ｔ３のときであっても、時刻ｔ２と時刻ｔ４との間を補間する値となる。こうすることで、瞬間的にタッチパネル２の振動が弱くなり、振動を充分に知覚できなくなることを防止している。本実施形態では、このように、車両の振動振幅の時間変化の極大値及び極小値の絶対値を線形補間した結果の値を車両の振動振幅の波形の絶対値としている。
【００２８】
但し、ある時刻の値が極大値及び極小値かを判定するには、多少の時間が経過しないと判定できないため、このようにして決定された振幅の補正値はこの時間が経過した後に適用される。本実施形態では時間が経過した後に補正値を適用するが、このような時間遅れを考慮して、更に補正してもよい。例えば、極大値を判定のであればその後の振動は弱くなっているので多少小さくなるように補正し、極小値を判定のであればその後の振動は強くなっているので多少大きくなるように補正する。
【００２９】
このようにして決定された振動振幅の絶対値に基づいて、図４に示されるような特性のテーブルを用意しておき、タッチパネル２の振動の補正値を決定する。図４の横軸は車両の振動振幅の絶対値を示し、図４の縦軸はタッチパネル２の振動の補正値を示す。このように、車両の振動振幅の絶対値が増加するに従って、補正値が増加するようにしている。このような特性を持つようなテーブルを用意しておき、内部記憶手段に記憶しておく。そして、図３（ｂ）のように車両の振動振幅の絶対値を決定して、この絶対値と当該テーブルとから補正値を決定する。このように図４のような特性を持つテーブルによって補正値を決定することが、本発明において、「車両の振動検知手段で検知した振動が大きくなるほど、操作部の振動を大きくする」ことに相当する。本実施形態では、図４に示されるような特性を、「２０×ｌｏｇ（「車両の振動振幅の絶対値」＋１）」としているが、これに限らない。車両毎によって異なる車両の振動に応じて適切にタッチパネル２の振動を補正できればよい。
【００３０】
また、車両の車速センサ７によって走行速度を検知して、この走行速度に応じて補正値を更に補正する。車両の走行速度が大きくなると、車両の振動の大きさも大きくなる。このため、走行速度が大きくなるに従ってタッチパネル２の振動の大きさを大きくするように補正することで、加速度センサ６の測定誤差等を補正することができ、車両の振動に対するタッチパネル２の振動を検出する精度を向上できる。このように補正することが、本発明において「車両の走行速度を検知する速度検知手段で検知した走行速度に応じて振動の大きさを補正する」ことに相当する。
【００３１】
次にステップＳＴ４に進み、ステップＳＴ３で決定された補正値で補正した振動になるような電気信号が振動素子３に入力されるように増幅部４を制御する。詳細には、ステップＳＴ１で画面操作されたと判定された場合の操作内容に応じて振動の大きさやパターン等が決定される。これに、ステップＳＴ３で決定された補正値になるように、スイッチングによる抵抗値の変更等により増幅部４の増幅回路の増幅率を制御する。
【００３２】
次にステップＳＴ５に進み、画面操作に応じた処理を実施する。例えば、選択された仮想ボタンが、空調装置の作動を停止するための仮想ボタンであった場合には、空調装置の作動を停止する。ステップＳＴ５の処理が終了すると、本制御処理を終了する。
【００３３】
以上のように本実施形態の入力操作装置１では、振動検知手段としての加速度センサ６が車両の振動を検知して（ステップＳＴ２）、この検知した振動が大きいほど振動素子３の振動を大きくなるように補正し（ステップＳＴ３）、この補正した振動の大きさ（振幅）になるように振動素子３を振動させる。振動素子３が振動することで、操作部としてのタッチパネル２が振動するため、操作のために手指等がタッチパネル２に接触している操作者に振動が伝達される。この振動は、上記のように車両の振動が大きくなるに従って大きくなるため、車両の振動が大きいとき（例えば、車両が走行中の場合など）であっても、操作者は操作部としてのタッチパネル２の振動を充分に知覚できる。また、車両の振動が無い又は小さいとき（例えば、車両が停車中の場合など）には、タッチパネル２の振動が小さくなるため、タッチパネル２の振動を充分に知覚できる状態を維持すると共に、操作者は振動素子３の振動によって発生する振動音を不快に感じることを抑制できる。
【００３４】
従って、本実施形態の入力操作装置１では、車両の振動を発生する状況が変化しても、操作部の振動を充分に知覚させることができる。
【００３５】
本実施形態の入力操作装置１では、振動素子３、増幅部４及び制御手段５が、本発明における振動手段に相当する。
【００３６】
なお、本実施形態では、操作部としてタッチパネル２を用いているがこれに限らない。例えば、操作するボタンを押圧するプッシュスイッチや、回転操作する回転スイッチ又はロータリスイッチ等の機械的なスイッチであってもよい。この場合には、振動素子３によって、機械的なスイッチを振動させるように構成する。これによっても、操作者に対して操作部の振動を充分に知覚さえることができる。
【００３７】
また、本実施形態では、振動の大きさの補正値の決定を図４に示されるような特性を持つテーブルによって決定したが、補正値の決定はテーブルでなくてもよく、予め決定された計算式によって演算してもよい。また、入力操作装置を搭載する車両の車種に応じて演算の方法を変更してもよい。また、入力操作装置を搭載する車両の車種に応じて補正値を決定した後に、所定の係数を演算してもよい。この場合には、所定の係数は、車種に応じて変更する。また、このような所定の係数をユーザーの好みに合わせて変更できるようにしてもよい。これによって、振動の検知を行なう触感が人によって異なっても、各ユーザーの好みに合わせることができ、ユーザーの使い勝手を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１…入力操作装置、２…タッチパネル（操作部）、３…振動素子（振動手段）、４…増幅部（振動手段）、５…制御手段（振動手段）、６…加速度センサ（振動検知手段）、７…車速センサ（速度検知手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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