(57)【要約】      （修正有）【課題】適切な力覚を呈示して操作感を向上させる力覚呈示装置を提供する。【解決手段】力覚呈示装置１は、操作面になされた操作を検出するタッチパッド（タッチパネル）２と、タッチパッド（タッチパネル）２に隣接して配置され、操作者の手が置かれるパームレスト３と、パームレスト３に配置され、パームレスト３に置かれた操作者の手の接触による接触圧力を検出する圧力検出部１２と、タッチパッド２を操作する操作者の手に振動を付加して操作者に力覚を呈示する力覚呈示部１５と、圧力検出部１２が検出した接触圧力に応じて、力覚呈示部１５が生成する振動を制御する制御部１６と、を備える。【選択図】図１
2016031652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作面になされた操作を検出する操作検出部と、
前記操作検出部に隣接して配置され、操作者の手が置かれる台座部と、
前記台座部に配置され、前記台座部に置かれた前記操作者の前記手の接触による接触圧力を検出する圧力検出部と、
前記操作検出部を操作する前記操作者の前記手に振動を付加して前記操作者に力覚を呈示する力覚呈示部と、
前記圧力検出部が検出した前記接触圧力に応じて、前記力覚呈示部が生成する前記振動を制御する制御部と、
を備えた力覚呈示装置。
【請求項２】
前記力覚呈示部は、前記操作者の前記手に接触すると共に振動する振動部材を有し、
前記圧力検出部は、前記振動部材に付加された前記操作者の前記手の前記接触圧力を検出する、
請求項１に記載の力覚呈示装置。
【請求項３】
前記力覚呈示部は、前記振動部材が前記操作者の前記手の腱に対して前記振動を付加する、
請求項２に記載の力覚呈示装置。
【請求項４】
前記圧力検出部が検出した前記接触圧力に応じて生成した検出信号に対して、前記振動に応じたフィルタ処理を行う信号処理部を有する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の力覚呈示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力覚呈示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、タッチパネルに所定の押下操作が行われたとき押下検出及び押下位置検出を行うタッチパネル検出部と、タッチパネル検出部の指示によって振動を発生して指先にこの振動を伝える振動ユニットと、を備えたタッチパネル式入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このタッチパネル式入力装置は、キータッチ音を聞き取りにくい環境においても、キータッチ時にタッチパネル表面が振動し、これが利用者の指に伝わって体感的にキータッチを確認できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３７５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のタッチパネル式入力装置は、振動強度が一定なので、振動による刺激が強かったり、弱かったりして操作感が良くない問題がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、適切な力覚を呈示して操作感を向上させる力覚呈示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】
本発明の一態様は、操作面になされた操作を検出する操作検出部と、操作検出部に隣接して配置され、操作者の手が置かれる台座部と、台座部に配置され、台座部に置かれた操作者の手の接触による接触圧力を検出する圧力検出部と、操作検出部を操作する操作者の手に振動を付加して操作者に力覚を呈示する力覚呈示部と、圧力検出部が検出した接触圧力に応じて、力覚呈示部が生成する振動を制御する制御部と、を備えた力覚呈示装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、適切な力覚を呈示して操作感を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、実施の形態に係る力覚呈示装置が搭載された車両内部の概略図であり、図１（ｂ）は、力覚呈示装置のブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、実施の形態に係る力覚呈示装置を側面から見た概略図であり、図２（ｂ）は、手と力覚呈示部とが接触する近傍の拡大図である。
【図３】図３（ａ）は、実施の形態に係る力覚呈示装置の検出信号Ｓ１、処理信号Ｓ３及び駆動信号Ｓ５のグラフであり、図３（ｂ）は、接触圧力と振動強度の関係を示すグラフである。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、運動錯覚の一例について説明するための模式図であり、図４（ｄ）は、タッチパッドにプッシュ操作を行う際の検出信号Ｓ１と腱の伸び縮みを説明するためのグラフである。
【図５】図５（ａ）〜図５（g）は、機械スイッチにプッシュ操作を行った際の筋の状態の一例を示す模式図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（g）は、タッチパッドにプッシュ操作を行った際の筋の状態の一例を示す模式図である。
【図７】図７は、実施の形態に係る力覚呈示装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係る力覚呈示装置は、操作面になされた操作を検出する操作検出部と、操作検出部に隣接して配置され、操作者の手が置かれる台座部と、台座部に配置され、台座部に置かれた操作者の手の接触による接触圧力を検出する圧力検出部と、操作検出部を操作する操作者の手に振動を付加して操作者に力覚を呈示する力覚呈示部と、圧力検出部が検出した接触圧力に応じて、力覚呈示部が生成する振動を制御する制御部と、を備えて概略構成されている。
【００１１】
この力覚呈示装置は、接触圧力に応じて手に付加する振動を変えるので、一定の振動を付加する場合と比べて、不快な振動を抑制し、適切な力覚を呈示して操作感を向上させることができる。
【００１２】
[実施の形態]
（力覚呈示装置１の全体構成）
図１（ａ）は、実施の形態に係る力覚呈示装置が搭載された車両内部の概略図であり、図１（ｂ）は、力覚呈示装置のブロック図である。図２（ａ）は、実施の形態に係る力覚呈示装置を側面から見た概略図であり、図２（ｂ）は、手と力覚呈示部とが接触する近傍の拡大図である。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図１（ｂ）では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。
【００１３】
力覚呈示装置１は、操作者の手に振動による刺激を与えることにより、操作者に力覚を呈示するものである。この力覚の呈示とは、一例として、タッチパッドの操作面を押しても移動しないにもかかわらず、あたかも操作面が移動したような押し込み操作の触覚を操作者に与えることを示している。
【００１４】
この力覚呈示装置１は、例えば、図１（ａ）に示すように、操作検出部としてのタッチパッド２と、台座部としてのパームレスト３と、を備えて構成され、車両９の運転席と助手席との間に伸びるフロアコンソール９０に配置されている。力覚呈示装置１を操作する者は、主に、運転席に着座した操作者であり、左手で操作を行う。従って、力覚呈示装置１は、操作者の視線の移動を抑制するため、なされた操作のフィードバックとして力覚の呈示を行う。
【００１５】
具体的には、力覚呈示装置１は、図１（ｂ）及び図２（ａ）に示すように、操作面２０になされた操作を検出するタッチパッド２と、タッチパッド２に隣接して配置され、操作者の手８が置かれるパームレスト３と、パームレスト３に配置され、パームレスト３に置かれた操作者の手８の接触による接触圧力１２０を検出する圧力検出部１２と、タッチパッド２を操作する操作者の手８に振動を付加して操作者に力覚を呈示する力覚呈示部１５と、圧力検出部１２が検出した接触圧力１２０に応じて、力覚呈示部１５が生成する振動を制御する制御部１６と、を備えて概略構成されている。
【００１６】
また力覚呈示装置１は、圧力検出部１２が検出した接触圧力１２０に応じて生成した検出信号としての圧力検出信号Ｓ２に対して、振動に応じたフィルタ処理を行う信号処理部１３を有している。
【００１７】
さらに力覚呈示装置１は、力覚呈示部１５を駆動するための信号を生成する波形生成部１４を備えている。
【００１８】
（タッチパッド２の構成）
タッチパッド２は、例えば、操作者の体の一部（例えば、指）や専用のペンで操作面２０に触れることにより、触れた操作面２０上の位置を検出するタッチセンサである。操作者は、例えば、操作面２０に操作を行うことにより、接続された電子機器の操作を行うことが可能となる。タッチパッド２としては、例えば、周知の抵抗膜方式、赤外線方式、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）方式、静電容量方式等のタッチパッドを用いることが可能である。
【００１９】
タッチパッド２は、例えば、操作面２０に指が近づくことによる、センサワイヤと指との距離に反比例した電流の変化を検出する静電容量方式のタッチパッドである。このセンサワイヤは、図示は省略しているが互いに絶縁されると共に交差するように操作面２０の下に複数設けられている。以下では、操作者は、操作面２０に対して指により操作を行うものとする。
【００２０】
このタッチパッド２は、例えば、上述のセンサワイヤを周期的に走査して得られた静電容量に基づく検出信号Ｓ１を制御部１６に出力するように構成されている。
【００２１】
（パームレスト３の構成）
パームレスト３は、例えば、図２（ａ）に示すように、掌８０に合うような曲面形状を有している。操作者は、包み込むように掌８０をパームレスト３に置くと、人差指や中指等で操作面２０に操作を行う。図２（ａ）は、一例として、中指８１を用いて操作を行う様子を模式的に図示している。
【００２２】
パームレスト３は、一例として、樹脂材料を用いて形成されている。このパームレスト３の表面３０には、図２（ｂ）に示すように、後述する駆動ピン１５１が露出する開口３１が設けられている。この開口３１は、例えば、パームレスト３に置かれる操作者の手の浅指屈筋腱及び深指屈筋腱に対応して設けられる。開口３１は、一例として、掌８０と手首８２の境界近傍の浅指屈筋腱及び深指屈筋腱に基づいてパームレスト３に設けられている。
【００２３】
またパームレスト３には、図２（ｂ）に示すように、圧力検出部１２と力覚呈示部１５が配置されている。この力覚呈示部１５は、圧力検出部１２の上に重なるように配置されている。また、パームレスト３には、例えば、図１（ｂ）に示すように、信号処理部１３、波形生成部１４及び制御部１６が配置されている。
【００２４】
（圧力検出部１２の構成）
圧力検出部１２は、後述する駆動ピン１５１に付加された操作者の手の接触圧力１２０を検出するように構成されている。具体的には、図２（ａ）に示すように、操作者がパームレスト３に手８を置くと、パームレスト３の開口３１に露出する駆動ピン１５１が下向きの圧力を受ける。圧力検出部１２は、駆動ピン１５１が受けた圧力を手８がパームレスト３に与える接触圧力１２０として検出し、検出した接触圧力１２０を圧力検出信号Ｓ２として信号処理部１３に出力するように構成されている。
【００２５】
圧力検出部１２は、例えば、圧力の付加により歪んだダイヤフラムの電気抵抗の変化を圧力の変化として検出する圧力センサ、及びフィルム基板に形成された複数の配線と、この複数の配線と対向するように配置された導電シートとの接触面積が、フィルム基板に付加された圧力により変わることで変化する電気抵抗に基づいて圧力を検出する圧力センサ等である。本実施の形態の圧力検出部１２は、一例として、ダイヤフラムを用いた圧力センサであるものとする。
【００２６】
圧力検出部１２は、検出した接触圧力１２０に応じた圧力検出信号Ｓ２を信号処理部１３に出力する。
【００２７】
（信号処理部１３の構成）
信号処理部１３は、圧力検出部１２及び制御部１６に電気的に接続されている。この信号処理部１３は、圧力検出部１２から取得した圧力検出信号Ｓ２をフィルタ処理して処理信号Ｓ３を生成し、生成した処理信号Ｓ３を制御部１６に出力するように構成されている。
【００２８】
圧力検出部１２は、上述のように、力覚呈示部１５の駆動ピン１５１に付加された接触圧力１２０を検出するように、駆動ピン１５１と接触するように配置されている。従って駆動ピン１５１が駆動された場合、圧力検出部１２は、この駆動ピン１５１の駆動による圧力を検出する。
【００２９】
そこで信号処理部１３は、手８がパームレスト３に置かれることにより生じる接触圧力１２０と、駆動ピン１５１の駆動によって生じる圧力と、を分離するため、駆動ピン１５１の駆動の周波数に基づいたフィルタ処理を行い、駆動ピン１５１の駆動による圧力の影響を排除する。
【００３０】
信号処理部１３は、一例として、ローパスフィルタである。このローパスフィルタの遮断周波数は、一例として、１０Ｈｚ程度である。
【００３１】
（波形生成部１４の構成）
図３（ａ）は、実施の形態に係る力覚呈示装置の検出信号Ｓ１、処理信号Ｓ３及び駆動信号Ｓ５のグラフであり、図３（ｂ）は、接触圧力と振動強度の関係を示すグラフである。図３（ａ）は、横軸が時間であり、検出信号Ｓ１のグラフの縦軸が静電容量、処理信号Ｓ３のグラフの縦軸が接触圧力、駆動信号Ｓ５のグラフの縦軸が振幅である。また図３（ｂ）は、横軸が接触圧力であり、縦軸が振動強度である。
【００３２】
波形生成部１４は、力覚呈示部１５と制御部１６とに電気的に接続されている。波形生成部１４は、制御部１６から取得した波形情報Ｓ４に基づいて駆動信号Ｓ５を生成するように概略構成されている。この波形情報Ｓ４は、制御部１６によって生成される。
【００３３】
波形生成部１４は、図３（ａ）に示すように、パルス形状の駆動信号Ｓ５に出力する。この波形生成部１４が駆動信号Ｓ５を出力するタイミングは、例えば、タッチパッド２の操作面２０を押し込むようなプッシュ操作の完了時である。また振動が付加される時間は、一例として、予め定められており、およそ５秒程度である。
【００３４】
（力覚呈示部１５の構成）
力覚呈示部１５は、例えば、操作者の手に、局所的に刺激を与えて力覚を呈示するアクチュエータである。このアクチュエータは、例えば、ピエゾアクチュエータ、ソレノイドアクチュエータ等である。
【００３５】
力覚呈示部１５は、図２（ａ）に示すように、コイル１５０と、操作者の手８に接触すると共に振動する振動部材としての駆動ピン１５１と、を備えたソレノイドアクチュエータである。この駆動ピン１５１は、コイル１５０に挿入されている。コイル１５０は、パームレスト３に配置されている。
【００３６】
この駆動ピン１５１は、先端が丸い円柱形状を有している。駆動ピン１５１の直径は、一例として、２ｍｍ程度である。また駆動ピン１５１は、鉄、フェライト等の磁性材料を用いて形成されている。駆動ピン１５１は、例えば、図２（ｂ）に示すように、駆動されていない場合、パームレスト３の表面３０から僅かに先端が突出している。
【００３７】
力覚呈示部１５は、コイル１５０に電流が流れることで駆動ピン１５１をコイル１５０の外側に突出させるプッシュ型のソレノイドである。図２（ｂ）に示す駆動ピン１５１の突出量ｄは、一例として、１００μｍ程度である。
【００３８】
力覚呈示部１５は、波形生成部１４から供給された駆動信号Ｓ５に基づいて、駆動ピン１５１がコイル１５０から突出したり、元の位置に戻ったりしてパームレスト３上の手８の浅指屈筋腱及び深指屈筋腱に振動を加える。この駆動ピン１５１の振動数は、一例として、１００Ｈｚ程度である。
【００３９】
力覚呈示装置１は、駆動ピン１５１が接触する領域の周囲の皮膚がパームレスト３の表面３０に接触して不要な振動を抑制することから、周囲の振動が抑制されない場合と比べて、不要な神経発火を抑制し、効果的な力覚の呈示を行うことが可能となる。続いて以下では、浅指屈筋腱及び深指屈筋腱に振動を加えることにより生じる運動錯覚について説明する。
【００４０】
（運動錯覚について）
図４（ａ）〜（ｃ）は、運動錯覚の一例について説明するための模式図であり、図４（ｄ）は、タッチパッドにプッシュ操作を行う際の検出信号Ｓ１と腱の伸び縮みを説明するためのグラフである。図４（ｄ）は、横軸が時間であり、左側の縦軸が腱の伸び縮み、右側の縦軸が静電容量を示している。
【００４１】
図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す指屈筋腱８５は、それぞれの指に存在する浅指屈筋腱と深指屈筋腱を模式的に示している。この浅指屈筋腱は、浅指屈筋と繋がり、深指屈筋腱は、深指屈筋と繋がっている。また図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す指群８３とは、主に、人差指、中指、薬指及び小指を示している。
【００４２】
指を伸ばした状態で指屈筋腱８５に振動による刺激を与えると、緊張性振動反射により指屈筋腱８５（浅指屈筋腱及び深指屈筋腱）は、図４（ｂ）に示すように、操作者の意思に関係なく、収縮し、その結果、指群８３が図４（ｂ）の紙面下方向に屈曲する。
【００４３】
しかし、図４（ｃ）に示すように、指がタッチパッド２の操作面２０に接触している場合、指屈筋腱８５に振動による刺激を与えると、指群８３が図４（ｃ）の紙面の下方向に曲がろうとするが、タッチパッド２が移動しないので、屈曲が抑制される。その結果、操作者は、指が伸びるような求心性信号が脳に送られ、指が伸びたような錯覚を覚える。本実施の形態の力覚呈示装置１は、この指が伸びたような錯覚を、操作面２０になされたプッシュ操作の完了時に与えることで、スイッチを押し込んでいるような操作感を操作者に与えることを可能としている。
【００４４】
（制御部１６の構成）
制御部１６は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部１６が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果等を格納する記憶領域として用いられる。
【００４５】
制御部１６は、図１（ｂ）に示すように、しきい値１６０及びテーブル１６１を有している。しきい値１６０は、タッチパッド２になされた操作の有無の判定に用いられるしきい値である。制御部１６は、タッチパッド２から出力される検出信号Ｓ１としきい値１６０とを比較し、検出信号Ｓ１がしきい値１６０より大きい場合、操作面２０に操作がなされたとして操作が検出された座標を算出する。制御部１６は、算出した座標を操作情報Ｓ６として車両９の車両制御部に出力する。この座標の算出は、例えば、加重平均により行われる。
【００４６】
また制御部１６は、力覚を呈示する操作がなされた場合、力覚呈示部１５に力覚を呈示させるための波形情報Ｓ４を生成して波形生成部１４に出力する。本実施の形態では、この力覚を呈示する操作とは、一例として、スイッチを押し込むように操作面２０になされたプッシュ操作であるものとする。
【００４７】
制御部１６は、圧力検出部１２が検出した接触圧力１２０に基づいて振動の振動強度を変えるように構成されている。この接触圧力１２０に応じて振動強度を変える理由は、例えば、接触圧力１２０が大きいのに強い振動を付加すると、操作者が不快感を抱き、接触圧力１２０が小さいのに弱い振動を付加すると、十分に力覚を呈示できないからである。
【００４８】
また制御部１６は、検出信号Ｓ１がしきい値１６０より大きく、かつ、検出信号Ｓ１の微分値の符号が変化する点、つまり極値の点を押込完了点２５として算出する。この押込完了点２５は、操作者が操作面２０に行ったプッシュ操作が完了した点である。
【００４９】
制御部１６は、図３（ａ）に示すように、算出した押込完了点２５に対応する処理信号Ｓ３から、押込完了点２５における接触圧力ａを求める。次に制御部１６は、テーブル１６１を参照し、接触圧力ａに対応する振動強度ｂを求める。制御部１６は、この振動強度ｂに基づいて波形情報Ｓ４を生成する。波形生成部１４は、この波形情報Ｓ４の振動強度ｂを実行する駆動信号Ｓ５を力覚呈示部１５に出力する。
【００５０】
このテーブル１６１は、図３（ｂ）に示す直線１６１ａに基づいて構成されている。振動強度は、例えば、力覚呈示部１５に供給する駆動信号Ｓ５の振幅によって調整される。
【００５１】
ここで、以下では、機械スイッチにプッシュ操作を行った際の筋の状態とタッチパッド２にプッシュ操作を行った際の筋の状態について説明する。
【００５２】
（機械スイッチ７にプッシュ操作を行った場合）
図５（ａ）〜図５（g）は、機械スイッチにプッシュ操作を行った際の筋の状態の一例を示す模式図である。機械スイッチ７は、本体７０と、ボタン７１と、を有している。このボタン７１は、プッシュ操作が行われることにより、本体７０に押し込まれるものとする。
【００５３】
この図５（ａ）〜図５（ｇ）に示す求心性とは、末梢神経から脳へ信号が送信されることであり、感覚信号がこれにあたる。遠心性とは、脳から末梢神経へ信号が送信されることである。
【００５４】
・接近
操作者が機械スイッチ７にプッシュ操作を行おうと機械スイッチ７に指８４を接近させると、図５（ａ）に示すように、求心性及び遠心性が収縮となる。つまり、操作者の意思の通りに指８４の筋が動き、ボタン７１にプッシュ操作を行うために指８４が屈曲する。
【００５５】
・接触
次に、操作者がボタン７１に指８４を接触させてプッシュ操作を始めた場合、図５（ｂ）に示すように、脳からの指令、つまり遠心性が収縮となる。しかし、実際の指８４の筋の動きは、ボタン７１のプッシュ操作に抗する力により、指８４が屈曲しないので、求心性が伸長となる。
【００５６】
・押し込み
次に、操作者がボタン７１の抗する力に打ち勝ってボタン７１を本体７０に押し込み始めると、図５（ｃ）に示すように、指８４が屈曲するので、求心性及び遠心性が収縮となる。
【００５７】
・押し込み完了
次に、操作者がプッシュ操作を継続すると、図５（ｄ）に示すように、ボタン７１の押し込みが完了しているにもかかわらず、押し込めないことを認識するまでは押し込み続けることから、脳からの指令である遠心性が収縮でありながら、求心性が伸長となる。
【００５８】
・戻し
次に、操作者がプッシュ操作を完了し、ボタン７１から指８４を離してプッシュ操作前の位置に戻ろうとすると、図５（ｅ）に示すように、求心性及び遠心性ともに伸長となる。
【００５９】
・接触解除
次に、指８４は、ボタン７１との接触を解除させようとすると、図５（ｆ）に示すように、指８４が屈曲して、求心性が収縮で、遠心性が伸長となる。
【００６０】
・離脱
次に、操作者がボタン７１から指８４を完全に離してボタン７１から離脱すると、図５（ｇ）に示すように、求心性及び遠心性が伸長となる。
【００６１】
（タッチパッド２にプッシュ操作を行った場合）
図６（ａ）〜図６（g）は、タッチパッドにプッシュ操作を行った際の筋の状態の一例を示す模式図である。この図６（ａ）〜図６（ｇ）では、タッチパッド２の一部を模式的に示している。以下では、図４（ｄ）に一例として示す検出信号Ｓ１及び伸縮曲線８００を参照しながら説明する。伸縮曲線８００は、タッチパッド２にプッシュ操作を行う場合に、実際に筋が伸長するか収縮するかを示した曲線である。
【００６２】
・接近（図４（ｄ）の時間ｔ１）
操作者がタッチパッド２の操作面２０にプッシュ操作を行おうとタッチパッド２に指８４を接近させると、図６（ａ）に示すように、求心性及び遠心性が収縮となる。つまり、操作者の意思の通りに指８４の筋が動き、タッチパッド２にプッシュ操作を行うために指８４が屈曲する。
【００６３】
ここで、図４（ｄ）に示す時間ｔ１における検出信号Ｓ１は、指８４がタッチパッド２に接触する前なので、ほぼゼロである。また時間ｔ１における伸縮曲線８００は、求心性が収縮であるので、縮みを示す下側の領域に位置する。
【００６４】
・接触（図４（ｄ）の時間ｔ２）
次に、操作者がタッチパッド２に指８４を接触させてプッシュ操作を始めた場合、図６（ｂ）に示すように、脳からの指令である遠心性が収縮となる。しかし、実際の指８４の筋の動きは、タッチパッド２がプッシュ操作方向に移動しないことで、指８４が屈曲しないので、求心性が伸長となる。
【００６５】
時間ｔ２における検出信号Ｓ１は、指８４がタッチパッド２に接触した直後なので少し上昇する。また時間ｔ２における伸縮曲線８００は、求心性が伸長であるので、伸びを示す上側の領域に急峻に変化する。
【００６６】
・押し込み（図４（ｄ）の時間ｔ３）
次に、操作者がタッチパッド２にプッシュ操作を始めると、図６（ｃ）に示すように、指８４が屈曲しないので、求心性が伸長であり、遠心性が収縮となる。つまり、この時間ｔ３における求心性は、上述の機械スイッチ７の場合と異なって伸長となる。これは、機械スイッチ７のボタン７１は、プッシュ操作により指８４が縮みながらボタン７１を押し込むが、タッチパッド２は、プッシュ操作により移動しないので指８４が伸びることに起因している。
【００６７】
この時間ｔ３における検出信号Ｓ１は、指８４がタッチパッド２にプッシュ操作を開始した後なので、さらに上昇する。また時間ｔ３における伸縮曲線８００は、求心性が伸長であるので、伸びを示す上側の領域に位置する。
【００６８】
・押し込み完了（図４（ｄ）の時間ｔ４）
次に、操作者がプッシュ操作を完了すると、制御部１６は、波形生成部１４を介して力覚呈示部１５を制御して、図６（ｄ）に点線で示すような求心性が伸長となる力覚を呈示する。この力覚の呈示により、図６（ｄ）に示すように、遠心性が収縮であり、求心性が伸長となって、上述の機械スイッチ７のプッシュ操作と近い遠心性と求心性の関係となる。
【００６９】
この時間ｔ４における検出信号Ｓ１は、プッシュ操作が完了した時間なので、微分値の符号が変わる極大値となる。また時間ｔ４における伸縮曲線８００は、伸びを示す上側の領域に位置し、その伸びの量が最大となる。
【００７０】
・戻し（図４（ｄ）の時間ｔ５）
次に、操作者がプッシュ操作を完了し、タッチパッド２から指８４を離してプッシュ操作前の位置に戻ろうとすると、図６（ｅ）に示すように、求心性及び遠心性ともに伸長となる。
【００７１】
この時間ｔ５における検出信号Ｓ１は、プッシュ操作が完了した後なので極大値から小さくなる。また時間ｔ５における伸縮曲線８００は、伸びを示す上側の領域に位置する。
【００７２】
・接触解除（図４（ｄ）の時間ｔ６）
次に、指８４は、タッチパッド２との接触を解除させようとすると、図６（ｆ）に示すように、指８４が屈曲して、求心性が収縮で、遠心性が伸長となる。
【００７３】
この時間ｔ６における検出信号Ｓ１は、接触を解除させようとしているので時間ｔ５の検出信号Ｓ１よりもさらに小さくなる。また時間ｔ６における伸縮曲線８００は、縮みを示す下側の領域に急峻に変化する。
【００７４】
・離脱（図４（ｄ）の時間ｔ７）
次に、操作者がタッチパッド２から指８４を完全に離してタッチパッド２から離脱すると、図６（ｇ）に示すように、求心性及び遠心性が伸長となる。
【００７５】
この時間ｔ７における検出信号Ｓ１は、接触が解除されているのでほぼゼロとなる。また時間ｔ７における伸縮曲線８００は、伸びを示す上側の領域に位置する。
【００７６】
上述のように、力覚呈示装置１は、機械スイッチ７にプッシュ操作を行う場合とタッチパッド２にプッシュ操作を行う場合とで、本来は求心性が異なる時間ｔ４において力覚を呈示するので、両者の求心性を同等とすることが可能となっている。
【００７７】
続いて、以下では、力覚呈示装置１の動作について図７のフローチャートに従って説明する。
【００７８】
（動作）
車両９の電源が投入されると、力覚呈示装置１の制御部１６は、タッチパッド２から取得した検出信号Ｓ１としきい値１６０とを比較してタッチパッド２を監視する。
【００７９】
次に、制御部１６は、検出信号Ｓ１がしきい値１６０より大きく、かつ、検出信号Ｓ１の微分値の符号が変わってプッシュ操作が判定される、つまり、ステップ１の「Ｙｅｓ」が成立すると、押込完了点２５を算出する（Ｓ２）。
【００８０】
次に、制御部１６は、信号処理部１３から取得した処理信号Ｓ３に基づいて、算出した押込完了点２５における接触圧力ａを求めると共に、テーブル１６１を参照して接触圧力ａに対応する振動強度ｂを求める（Ｓ３）。
【００８１】
次に、制御部１６は、求めた振動強度ｂに基づく波形情報Ｓ４を生成して波形生成部１４に出力する。波形生成部１４は、制御部１６から取得した波形情報Ｓ４に基づいて振動強度ｂに対応する振幅を有する駆動信号Ｓ５を生成して力覚呈示部１５に出力する（Ｓ４）。
【００８２】
次に、力覚呈示部１５は、取得した駆動信号Ｓ５に基づいて力覚を呈示する（Ｓ５）。この力覚の呈示は、予め定められた時間行われ、終了する。
【００８３】
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る力覚呈示装置１は、適切な力覚を呈示して操作感を向上させることができる。具体的には、力覚呈示装置１は、接触圧力に応じて手に付加する振動を変えるので、一定の振動を付加する場合と比べて、不快な振動を抑制し、適切な力覚を呈示して操作感を向上させることができる。
【００８４】
力覚呈示装置１は、駆動ピン１５１が接触する領域の周囲の皮膚がパームレスト３の表面３０に接触して不要な振動を抑制することから、周囲の振動が抑制されない場合と比べて、不要な神経発火を抑制し、効果的な力覚の呈示を行うことができる。
【００８５】
力覚呈示装置１は、押込完了点２５の接触圧力ａと振動強度ｂとが対応するテーブル１６１を有するので、接触圧力に応じた適切な力覚の呈示を行うことができる。
【００８６】
力覚呈示装置１は、駆動ピン１５１に付加された接触圧力１２０を検出すると共に、駆動ピン１５１の駆動による検出の誤差を信号処理部１３で取り除くことができるので、正確な接触圧力１２０を検出することができる。
【００８７】
力覚呈示装置１は、プッシュ操作の操作感が得られる適切なタイミングで力覚を呈示することができる。
【００８８】
力覚呈示装置１は、手８の指屈筋腱８５を効果的に刺激できる位置に駆動ピン１５１を配置することができるので、効果的な力覚の呈示ができる。
【００８９】
なお、変形例として、駆動ピン１５１は、複数設けられても良い。
【００９０】
上述の実施の形態及び変形例に係る力覚呈示装置１は、例えば、用途に応じて、その一部が、コンピュータが実行するプログラム、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等によって実現されても良い。
【００９１】
なお、ＡＳＩＣとは、特定用途向け集積回路であり、ＦＰＧＡとは、プログラミングすることができるＬＳＩ（大規模集積回路：Large Scale Integration）である。
【００９２】
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９３】
１…力覚呈示装置、２…タッチパッド、３…パームレスト、７…機械スイッチ、８…手、９…車両、１２…圧力検出部、１３…信号処理部、１４…波形生成部、１５…力覚呈示部、１６…制御部、２０…操作面、２５…押込完了点、３０…表面、３１…開口、７０…本体、７１…ボタン、８０…掌、８１…中指、８２…手首、８３…指群、８４…指、８５…指屈筋腱、９０…フロアコンソール、１２０…接触圧力、１５０…コイル、１５１…駆動ピン、１６０…しきい値、１６１…テーブル、１６１ａ…直線、８００…伸縮曲線
【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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