(57)【要約】【課題】目標領域内で操作指を止め易くする操作装置を提供する。【解決手段】操作装置１は、操作指９を止めさせたい目標領域２１、及び目標領域２１以外の外領域２２に操作面２０を分け、さらに、外領域２２の第１の摩擦力ｆ１から第２の摩擦力ｆ２まで摩擦力ｆが小さくなる第１の領域２１１、第２の摩擦力ｆ２から第１の摩擦力ｆ１より大きい第３の摩擦力ｆ３まで摩擦力ｆが大きくなる第２の領域２１２、及び外領域２２との境界まで第３の摩擦力ｆ３以上の第４の摩擦力ｆ４となる第３の領域２１３に目標領域２１を分け、操作指９の移動に応じて第１の摩擦力ｆ１〜第４の摩擦力ｆ４の順に生成するように摩擦力生成部４を制御する制御部６を備えて概略構成されている。【選択図】図３
2017199175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者の操作指によってなされた操作面に対するなぞり操作を検出する検出部と、
前記操作指と前記操作面との間の摩擦力を生成する摩擦力生成部と、
前記操作指を止めさせたい目標領域、及び前記目標領域以外の外領域に前記操作面を分け、さらに、前記外領域の第１の摩擦力から第２の摩擦力まで摩擦力が小さくなる第１の領域、前記第２の摩擦力から前記第１の摩擦力より大きい第３の摩擦力まで摩擦力が大きくなる第２の領域、及び前記外領域との境界まで前記第３の摩擦力以上の第４の摩擦力となる第３の領域に前記目標領域を分け、前記操作指の移動に応じて前記第１の摩擦力乃至前記第４の摩擦力の順に生成するように前記摩擦力生成部を制御する制御部と、
を備えた操作装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第３の領域において前記摩擦力生成部による摩擦力の生成を停止させ、前記第３の摩擦力と前記第４の摩擦力を実質的に同値とする、
請求項１に記載の操作装置。
【請求項３】
前記制御部は、操作対象から取得した表示装置に表示させる画像の情報に基づいて前記目標領域を設定する、
請求項１又は２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、タッチパネルを振動させる振動アクチュエータと、表示パネルの所定画像情報が表示された領域内において、操作指がタッチパネルに接触して移動している場合には振動アクチュエータを駆動する制御部を備えた触覚提示装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この触覚提示装置は、操作指が当該領域内にある場合は、振動アクチュエータを駆動して触覚を付与し、当該領域外にある場合は、振動アクチュエータの駆動を終了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−９７４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
なぞり操作において操作指を目標の領域（目標領域）に止め易くするためには、従来の触覚提示装置のように、目標の領域の内と外で振動アクチュエータのオンとオフを切り替えるだけでは、目標の領域内の摩擦力の変化がなく、操作指が目標の領域外に出てしまう可能性がある。
【０００６】
従って本発明の目的は、目標領域内で操作指を止め易くす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】
本発明の一態様は、操作者の操作指によってなされた操作面に対するなぞり操作を検出する検出部と、操作指と操作面との間の摩擦力を生成する摩擦力生成部と、操作指を止めさせたい目標領域、及び目標領域以外の外領域に操作面を分け、さらに、外領域の第１の摩擦力から第２の摩擦力まで摩擦力が小さくなる第１の領域、第２の摩擦力から第１の摩擦力より大きい第３の摩擦力まで摩擦力が大きくなる第２の領域、及び外領域との境界まで第３の摩擦力以上の第４の摩擦力となる第３の領域に目標領域を分け、操作指の移動に応じて第１の摩擦力乃至第４の摩擦力の順に生成するように摩擦力生成部を制御する制御部と、を備えた操作装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、目標領域内で操作指を止め易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、実施の形態に係る操作装置の一例が配置された車両内部の概略図であり、図１（ｂ）は、操作装置のブロック図の一例である。
【図２】図２（ａ）は、表示装置の表示画面の一例を示し、図２（ｂ）は、実施の形態に係る操作装置の操作面の一例を示す概略図であり、図２（ｃ）は、なぞり操作と摩擦力の関係の一例を示す概略図である。
【図３】図３（ａ）は、実施の形態に係る操作装置の目標領域が設定された操作面の一例を示す概略図であり、図３（ｂ）は、操作面位置と摩擦力の関係の一例を示すグラフであり、図３（ｃ）は、操作面位置と操作反力の関係の一例を示すグラフであり、図３（ｄ）は、駆動電圧と操作面位置の関係の一例を示すグラフである。
【図４】図４は、実施の形態に係る操作装置の動作の一例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）
実施の形態に係る操作装置は、操作者の操作指によってなされた操作面に対するなぞり操作を検出する検出部と、操作指と操作面との間の摩擦力を生成する摩擦力生成部と、操作指を止めさせたい目標領域、及び目標領域以外の外領域に操作面を分け、さらに、外領域の第１の摩擦力から第２の摩擦力まで摩擦力が小さくなる第１の領域、第２の摩擦力から第１の摩擦力より大きい第３の摩擦力まで摩擦力が大きくなる第２の領域、及び外領域との境界まで第３の摩擦力以上の第４の摩擦力となる第３の領域に目標領域を分け、操作指の移動に応じて第１の摩擦力乃至第４の摩擦力の順に生成するように摩擦力生成部を制御する制御部と、を備えて概略構成されている。
【００１１】
この操作装置は、操作指を止めさせたい領域とそれ以外の領域とで摩擦力の生成と停止を単純に行う場合と比べて、操作指を止めさせたい目標領域を第１の領域〜第３の領域に分け、第１の領域では、一旦外領域よりも摩擦力が小さくなり、第２の領域では、摩擦力が急峻に大きくなって第３の領域との境界があたかも壁のように操作者に感じさせることができるので、操作者が目標領域内で操作指を止め易くなる。
【００１２】
[実施の形態]
（操作装置１の概要）
図１（ａ）は、実施の形態に係る操作装置の一例が配置された車両内部の概略図であり、図１（ｂ）は、操作装置のブロック図の一例である。図２（ａ）は、表示装置の表示画面の一例を示し、図２（ｂ）は、実施の形態に係る操作装置の操作面の一例を示す概略図であり、図２（ｃ）は、なぞり操作と摩擦力の関係の一例を示す概略図である。図３（ａ）は、実施の形態に係る操作装置の目標領域が設定された操作面の一例を示す概略図であり、図３（ｂ）は、操作面位置と摩擦力の関係の一例を示すグラフであり、図３（ｃ）は、操作面位置と操作反力の関係の一例を示すグラフであり、図３（ｄ）は、駆動電圧と操作面位置の関係の一例を示すグラフである。図３（ｂ）〜図３（ｄ）の横軸は、操作面の位置である操作面位置ｘである。図３（ｂ）の縦軸が摩擦力ｆ、図３（ｃ）の縦軸が操作反力Ｆ、図３（ｄ）の縦軸が駆動電圧Ｖである。
【００１３】
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。
【００１４】
操作装置１は、例えば、図１（ａ）に示すように、車両８に搭載された車載機器を操作するものである。この操作装置１は、例えば、運転席と助手席の間のフロアコンソール８０に配置されている。車載機器は、一例として、ナビゲーション装置、音楽及び映像再生装置、空調装置などである。
【００１５】
この車載機器の表示部として機能する表示装置８５は、例えば、センターコンソール８１に配置されている。この表示装置８５は、例えば、図２（ａ）の紙面左下を原点としてＸＹ座標系が設定されている。この表示装置８５は、例えば、液晶ディスプレイである。
【００１６】
操作装置１は、図１（ｂ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、操作者の操作指９によってなされた操作面２０に対するなぞり操作を検出する検出部としてのタッチパッド２を備えている。このタッチパッド２は、例えば、図２（ｂ）の紙面左下を原点としてｘｙ座標系が設定されている。
【００１７】
また操作装置１は、操作指９と操作面２０との間の摩擦力ｆを生成する摩擦力生成部４を備えている。この摩擦力ｆは、摩擦力生成部４が駆動された結果、操作指９と操作面２０との間に発生する摩擦力である。この摩擦力ｆは、図２（ｃ）に示すように、なぞり操作の操作方向（矢印方向）と逆向きに働く。
【００１８】
操作装置１は、操作指９を止めさせたい目標領域２１、及び目標領域２１以外の外領域２２に操作面２０を分け、さらに、外領域２２の第１の摩擦力ｆ１から第２の摩擦力ｆ２まで摩擦力ｆが小さくなる第１の領域２１１、第２の摩擦力ｆ２から第１の摩擦力ｆ１より大きい第３の摩擦力ｆ３まで摩擦力ｆが大きくなる第２の領域２１２、及び外領域２２との境界まで第３の摩擦力ｆ３以上の第４の摩擦力ｆ４となる第３の領域２１３に目標領域２１を分け、操作指９の移動に応じて第１の摩擦力ｆ１〜第４の摩擦力ｆ４の順に生成するように摩擦力生成部４を制御する制御部６を備えて概略構成されている。本実施の形態では、第４の摩擦力ｆ３は、第４の摩擦力ｆ４と同値である。
【００１９】
（タッチパッド２の構成）
タッチパッド２は、図１（ａ）に示すように、フロアコンソール８０に操作面２０が露出している。タッチパッド２は、例えば、静電容量方式などのタッチパッドである。本実施の形態のタッチパッド２は、一例として、静電容量方式のタッチパッドである。
【００２０】
タッチパッド２は、例えば、複数の駆動電極と、複数の検出電極と、が絶縁を保ちながら交差するように配置されている。タッチパッド２は、駆動電極と検出電極の間に発生する静電容量を、駆動電極と検出電極の全ての組み合わせで検出し、全ての組み合わせである１周期分の静電容量に基づいて算出した検出点の座標の情報を検出情報Ｓ１として制御部６に出力する。
【００２１】
この検出点は、タッチパッド２が検出した操作面２０のｘｙ座標系における操作指９の点である。車載装置は、この操作面２０上の検出点の座標を表示装置８５の表示画面８５０に設定されたＸＹ座標系の座標に変換し、カーソルを移動させたり、アイコンを選択状態にしたりする。なおｘｙ座標系とＸＹ座標系の関係は、相対座標系であっても絶対座標系であっても良い。
【００２２】
（摩擦力生成部４の構成）
摩擦力生成部４は、例えば、操作面２０に振動を付加するピエゾ素子やボイスコイルなどのアクチュエータによって構成される。このアクチュエータは、操作面２０の裏面側に配置されている。なお摩擦力生成部４は、このようなアクチュエータに限定されず、操作面２０と操作指９との間の摩擦力ｆを制御できるのであれば良い。
【００２３】
摩擦力生成部４は、例えば、操作面２０を上下させる振動、言い換えるなら操作面２０の法線方向（垂直方向）の振動を操作面２０に付加することで、操作面２０と操作指９の間の動摩擦力（摩擦力ｆ）を低減させる。摩擦力生成部４は、制御部６から供給される駆動電圧Ｖに基づいて振動する。
【００２４】
摩擦力生成部４は、例えば、可聴域を超える２０ｋＨｚ以上の超音波振動を行う。なお変形例として、摩擦力生成部４は、この超音波振動によって操作面２０上にスクイーズ膜を形成するように構成されても良い。
【００２５】
なお摩擦力ｆは、摩擦力生成部４が駆動される、又は停止していることによって結果的に操作面２０と操作指９との間に生じる動摩擦力を示している。
【００２６】
（制御部６の構成）
制御部６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、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）など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６が動作するためのプログラムと、摩擦力パターン情報６０と、が格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。
【００２７】
摩擦力パターン情報６０は、例えば、図３（ｂ）に示す摩擦力パターン６１を生成するための情報である。また制御部６は、例えば、後述する表示画像情報Ｓ２と摩擦力パターン情報６０に基づいて目標領域２１を第１の領域２１１〜第３の領域２１３に分ける。
【００２８】
なお図３（ａ）〜図３（ｄ）は、ｘ軸方向に操作指９が移動する場合の第１の領域２１１〜第３の領域２１３の設定について説明した図であるが、ｙ軸方向についても同様に設定される。また斜めに目標領域２１がなぞられた場合、制御部６は、一例として、操作指９の軌跡を予想し、第１の領域２１１〜第３の領域２１３を設定する。
【００２９】
制御部６は、図１（ｂ）に示すように、操作対象（車載機器）から取得した表示装置８５に表示させる画像の情報（表示画像情報Ｓ２）に基づいて目標領域２１、第１の領域２１１〜第３の領域２１３を設定する。この目標領域２１は、一例として、図２（ａ）に示すアイコン８５１に対応する操作面２０の領域である。図３（ａ）は、アイコン８５１に対応する目標領域２１の一例を示している。
【００３０】
制御部６は、表示画像情報Ｓ２に基づいて設定した目標領域２１と摩擦力パターン情報６０に基づいて摩擦力生成部４に供給する駆動電圧Ｖを生成する。この駆動電圧Ｖは、例えば、矩形波やサイン波などである。
【００３１】
本実施の形態では、操作指９の滑りを良くするため、外領域２２においても摩擦力生成部４が駆動され、第１の摩擦力ｆ１が生成されている。
【００３２】
（摩擦力ｆの生成について）
操作者が操作面２０に対してなぞり操作を行った場合、図２（ｃ）に示すように、なぞり方向とは逆方向に摩擦力ｆ及び操作反力Ｆが生じる。
【００３３】
摩擦力ｆは、図３（ａ）の紙面の矢印に示すように、左から右へと目標領域２１を通過する場合、図３（ｂ）に示す摩擦力パターン６１となるように制御される。
【００３４】
具体的には、外領域２２では、図３（ｂ）及び図３（ｄ）に示すように、制御部６により駆動電圧Ｖ１が供給されて摩擦力生成部４が駆動され、第１の摩擦力ｆ１が生成される。この第１の摩擦力ｆ１の生成により、操作者が感じる操作反力Ｆは、第１の操作反力Ｆ１となる。
【００３５】
次に操作指９が外領域２２と目標領域２１の左側の境界２１ａ（座標ｘ１）を超えると、制御部６は、図３（ｂ）及び図３（ｄ）に示すように、操作指９が第１の領域２１１に侵入したので、第１の摩擦力ｆ１から第２の摩擦力ｆ２に摩擦力ｆを低減させるため、駆動電圧Ｖを駆動電圧Ｖ１から駆動電圧Ｖ２に上昇させながら摩擦力生成部４を駆動する。
【００３６】
この第２の摩擦力ｆ２において操作者が感じる操作反力Ｆは、第２の操作反力Ｆ２となる。この第２の操作反力Ｆ２は、図３（ｃ）に示すように、外領域２２の第１の操作反力Ｆ１よりも小さいので、操作者は、操作反力Ｆが急に小さくなって操作指９が目標領域２１の中央に向かって引き込まれるような触覚を受ける。
【００３７】
次に操作指９が移動して第１の領域２１１と第２の領域２１２の境界を超えると、制御部６は、図３（ｂ）及び図３（ｄ）に示すように、操作指９が第２の領域２１２に侵入したので、第２の摩擦力ｆ２から第３の摩擦力ｆ３に摩擦力ｆを増加させるため、駆動電圧Ｖの供給を停止して摩擦力生成部４を停止させる。
【００３８】
本実施の形態では、外領域２２において摩擦力ｆを第１の摩擦力ｆ１に低減していた。この外領域２２の第１の摩擦力ｆ１よりも大きい摩擦力ｆを生成するためには、第１の摩擦力ｆ１を生成するための駆動電圧Ｖ１よりも低い駆動電圧Ｖで摩擦力生成部４を駆動すれば良い。
【００３９】
この第２の摩擦力ｆ２と第３の摩擦力ｆ３の差が大きいほど、第２の操作反力Ｆ２と第３の操作反力Ｆ３との差が大きくなって、あたかも壁があるように操作者が感じる。図３（ｂ）に示すように、第２の摩擦力ｆ２と第３の摩擦力ｆ３の差は、第１の摩擦力ｆ１と第２の摩擦力ｆ２の差と第１の摩擦力ｆ１と第３の摩擦力ｆ３の差とを足し合わせたものとなっている。
【００４０】
そこで最も大きい差を生成するためには、摩擦力ｆを低減するには限界があり、また音の発生や温度の上昇などが起こるので、最も摩擦力ｆが大きい状態を作れば良い。従って本実施の形態では、摩擦力生成部４が駆動されていない場合に最も大きい摩擦力ｆを生成することができるので、第２の領域２１２と第３の領域２１３の境界における駆動電圧Ｖ３は、ゼロとされる。
【００４１】
この第３の摩擦力ｆ３において操作者が感じる操作反力Ｆは、第３の操作反力Ｆ３となる。この第３の操作反力Ｆ３は、図３（ｃ）に示すように、第１の領域２１１の第２の操作反力Ｆ２よりも大きく、そしてその差が大きいので、操作者は、操作反力Ｆが急峻に大きく変化し、操作指９が目標領域２１の中央に壁があるかのような触覚を受ける。
【００４２】
なお第３の摩擦力ｆ３を１とした場合、一例として、第１の摩擦力ｆ１が０．４程度であり、第２の摩擦力ｆ２が０．１程度である。
【００４３】
また第２の領域２１２から目標領域２１の境界２１ｂ（座標ｘ２）までの第３の領域２１３では、第３の摩擦力ｆ３が継続して生成される。なお変形例として第３の摩擦力ｆ３が摩擦力生成部４にゼロでない駆動電圧Ｖ３が供給されて生成されたものである場合、駆動電圧Ｖ３よりも低い駆動電圧Ｖ４を生成して第３の摩擦力ｆ３よりも大きい第４の摩擦力ｆ４を生成しても良い。
【００４４】
さらに変形例として摩擦力生成部４が操作面２０を水平方向に駆動可能に構成された場合、操作指９のなぞり方向と逆の方向に操作面２０を駆動することで、駆動を行っていない場合の摩擦力ｆよりも大きい摩擦力ｆを生成することが可能である。一例として、操作装置１は、第３の摩擦力ｆ３より大きい第４の摩擦力ｆ４を第３の領域２１３において生成するように構成されても良い。
【００４５】
操作者が壁のように感じる第２の領域２１２と第３の領域２１３の境界（座標ｘａ）は、例えば、目標領域２１の中央を基準に設定される。目標領域２１が、一例として、図３（ａ）に示すような矩形状であった場合、当該境界の座標ｘａは、座標ｘ１と座標ｘ２の中点となる。また変形例として第１の領域２１１〜第３の領域２１３は、図３（ａ）に示す目標領域２１の中央より左側に境界の座標ｘａが位置したり、第１の領域２１１と第２の領域２１２の境界が目標領域２１の中央に位置したりするように設定されても良い。
【００４６】
以下に実施の形態の操作装置１の摩擦力ｆの生成動作の一例について図４のフローチャートに従って説明する。ここでは、なぞり操作が図３（ａ）に示す矢印方向に行われたとして説明する。
【００４７】
（動作）
操作装置１の制御部６は、車両８の電源が投入されると、周期的にタッチパッド２から検出情報Ｓ１を取得すると共に、操作対象の車載機器から表示画像情報Ｓ２を取得する。そして制御部６は、駆動電圧Ｖ１を摩擦力生成部４に出力して操作面２０を振動させる。この表示画像情報Ｓ２は、表示装置８５に表示される画像が変わる度に出力される。
【００４８】
制御部６は、表示画像情報Ｓ２に基づいて目標領域２１と外領域２２を操作面２０に設定する（Ｓｔｅｐ１）。
【００４９】
制御部６は、検出情報Ｓ１に基づいてなぞり操作が行われるか監視する。制御部６は、ステップ１の「Ｙｅｓ」が成立する、つまりなぞり操作が検出されると（Ｓｔｅｐ２：Ｙｅｓ）、なぞり操作の方向と摩擦力パターン情報６０に基づいて目標領域２１に第１の領域２１１〜第３の領域２１３を設定する（Ｓｔｅｐ３）。
【００５０】
制御部６は、ステップ４の「Ｙｅｓ」が成立する、つまり操作指９が目標領域２１に到達すると（Ｓｔｅｐ４：Ｙｅｓ）、各領域に応じた摩擦力ｆを生成する（Ｓｔｅｐ５）。
【００５１】
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る操作装置１は、操作者が目標領域２１内で操作指９を止め易くすることができる。具体的には、操作装置１は、まず操作指を止めさせたい目標領域２１を設定し、設定した目標領域２１を第１の領域２１１〜第３の領域２１３に分ける。そして操作装置１は、第１の領域２１１では、一旦外領域２２よりも摩擦力ｆを小さくし、第２の領域２１２では、摩擦力ｆを急峻に大きくして第３の領域２１３との境界があたかも壁のように操作者に感じさせる摩擦力ｆを生成する。従って操作装置１は、操作指を止めさせたい領域とそれ以外の領域とで摩擦力の生成と停止を単純に行う場合と比べて、操作者が目標領域２１内で操作指９を止め易くなる。
【００５２】
操作装置１は、外領域２２の第１の摩擦力ｆ１よりも小さい第２の摩擦力ｆ２を生成し、第１の摩擦力ｆ１よりも大きい第３の摩擦力ｆ３を生成することで、一旦第２の摩擦力ｆ２を生成しない場合と比べて、摩擦力ｆが急峻に変化するので、操作者がこの変化に伴う触覚を感じ易く、目標領域２１内で操作指９を止め易くなって操作の正確性が向上する。
【００５３】
操作装置１は、操作指９を目標領域２１に止めさせ易いので、操作者が操作面２０や表示装置８５に視線を移動させる時間が抑制され、操作性が良い。
【００５４】
操作装置１は、第１の領域２１１〜第３の領域２１３の境界や、第１の摩擦力ｆ１〜第３の摩擦力ｆ３を調整することによって操作指９を止めさせたい目標領域２１内の位置を設定することができる。
【００５５】
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、変更など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共に、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】
【００５６】
１…操作装置、２…タッチパッド、４…摩擦力生成部、６…制御部、８…車両、９…操作指、２０…操作面、２１…目標領域、２１ａ…境界、２１ｂ…境界、２２…外領域、６０…摩擦力パターン情報、６１…摩擦力パターン、８０…フロアコンソール、８１…センターコンソール、８５…表示装置、２１１〜２１３…第１の領域〜第３の領域、８５０…表示画面、８５１…アイコン
【図１】
2017199175.tif 000003
【図２】
2017199175.tif 000004
【図３】
2017199175.tif 000005
【図４】
2017199175.tif 000006