(57)【要約】      （修正有）【課題】スイッチの操作に応じた適切なフィードバックを呈示することができるスイッチ装置を提供する。【解決手段】スイッチ装置１は、操作面１１０に対するプッシュ操作によってオンするスイッチ１０と、検出対象による操作面１１０に対する接触及びプッシュ操作によって増加する静電容量Ｃを出力するタッチセンサ１２と、操作面１１０に対する接触及びプッシュ操作に対するフィードバックを生成するフィードバック生成部１４と、静電容量Ｃの増加速度及び静電容量Ｃの増加回数に応じてプッシュ操作に対するフィードバックを切り替えるようにフィードバック生成部１４を制御する制御部２０と、を備えて概略構成されている。【選択図】図１
2017083987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作面に対するプッシュ操作によってオンするスイッチと、
検出対象による前記操作面に対する接触、及びプッシュ操作によって増加する検出値を出力する検出部と、
前記操作面に対する接触、及び前記プッシュ操作に対するフィードバックを生成するフィードバック生成部と、
前記検出値の増加速度、及び前記検出値の増加回数に応じて前記プッシュ操作に対するフィードバックを切り替えるように前記フィードバック生成部を制御する制御部と、
を備えたスイッチ装置。
【請求項２】
前記フィードバック生成部は、
前記操作面を振動させて触覚による弱フィードバック、及び前記弱フィードバックより強い振動による強フィードバックを生成する第１の生成部と、
聴覚及び視覚の少なくとも１つによるフィードバックを生成する第２の生成部と、
を有する、
請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記接触の検出に基づいて前記第１の生成部を制御して前記弱フィードバックを呈示する、
請求項２に記載のスイッチ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記プッシュ操作によって前記スイッチがオンした際に検出された前記検出値の増加速度がゼロ以上であり、かつ前記スイッチがオンされるまでの前記検出値の増加回数が複数回である場合、前記弱フィードバックを呈示した後、さらに前記第１の生成部を制御して前記強フィードバックを呈示する、
請求項３に記載のスイッチ装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記プッシュ操作によって前記スイッチがオンした際に検出された前記検出値の増加速度がゼロ未満である場合、前記弱フィードバックを呈示した後、前記第２の生成部を制御して前記聴覚及び視覚の少なくとも１つによるフィードバックを呈示する、
請求項３又は４に記載のスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、接触に従って入力パルスを監視するための手段と、該入力パルスに応答してアクチュエータを始動するための手段と、触覚フィードバックを駆動するよう入力パルスに従って出力パルスを発生するための手段と、触覚フィードバックの感覚を強調するようピーク対ピーク加速度値を増加できるキックインパルスを生成するための手段と、を含むアクチュエータ制御機構装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このアクチュエータ制御機構装置は、キックインパルスを発生して加速度応答を増加させ、歯切れの良い触覚フィードバックを生成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８７２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のアクチュエータ制御機構装置のような触覚によるフィードバックを呈示する場合は、フィードバックが強いと操作者が不快に感じ、弱いと認識し辛く、また認識しているにも関わらず再度フィードバックが呈示されると煩わしく感じさせる問題がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、スイッチの操作に応じた適切なフィードバックを呈示することができるスイッチ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、操作面に対するプッシュ操作によってオンするスイッチと、検出対象による操作面に対する接触、及びプッシュ操作によって増加する検出値を出力する検出部と、操作面に対する接触、及びプッシュ操作に対するフィードバックを生成するフィードバック生成部と、検出値の増加速度、及び検出値の増加回数に応じてプッシュ操作に対するフィードバックを切り替えるようにフィードバック生成部を制御する制御部と、を備えたスイッチ装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スイッチの操作に応じた適切なフィードバックを呈示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、実施の形態に係るスイッチ装置が配置された車両内部の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、スイッチ装置のブロック図の一例を示している。
【図２】図２（ａ）は、実施の形態のスイッチ装置のタッチセンサが検出する操作ボタンを確認しないで行われたプッシュ操作による静電容量Ｃの一例を示すグラフであり、図２（ｂ）は、その静電容量Ｃの増加速度Ｖの一例を示すグラフであり、図２（ｃ）は、操作ボタンを確認してから行われたプッシュ操作による静電容量Ｃの一例を示すグラフであり、図２（ｄ）は、その静電容量Ｃの増加速度Ｖの一例を示すグラフである。
【図３】図３は、実施の形態に係るスイッチ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）
実施の形態に係るスイッチ装置は、操作面に対するプッシュ操作によってオンするスイッチと、検出対象による操作面に対する接触、及びプッシュ操作によって増加する検出値を出力する検出部と、操作面に対する接触、及びプッシュ操作に対するフィードバックを生成するフィードバック生成部と、検出値の増加速度、及び検出値の増加回数に応じてプッシュ操作に対するフィードバックを切り替えるようにフィードバック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】
このスイッチ装置は、プッシュ操作の操作速度に関連する検出値の増加速度及び検出値の増加回数に基づいてフィードバックを切り替えて操作者に呈示するので、スイッチの操作に応じた適切なフィードバックを呈示することができる。
【００１２】
[実施の形態]
（スイッチ装置１の概要）
図１（ａ）は、実施の形態に係るスイッチ装置が配置された車両内部の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、スイッチ装置のブロック図の一例を示している。図２（ａ）は、実施の形態のスイッチ装置のタッチセンサが検出する操作ボタンを確認しないで行われたプッシュ操作による静電容量Ｃの一例を示すグラフであり、図２（ｂ）は、その静電容量Ｃの増加速度Ｖの一例を示すグラフであり、図２（ｃ）は、操作ボタンを確認してから行われたプッシュ操作による静電容量Ｃの一例を示すグラフであり、図２（ｄ）は、その静電容量Ｃの増加速度Ｖの一例を示すグラフである。図２（ａ）及び図２（ｃ）の縦軸が静電容量Ｃであり、図２（ｂ）及び図２（ｄ）の縦軸が静電容量Ｃの増加速度Ｖであり、図２（ａ）〜図２（ｄ）の横軸が時間ｔ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】
スイッチ装置１は、一例として、図１（ａ）に示すように、車両５の運転席と助手席の前方に立ち上がるように位置するセンターコンソール５０に配置された表示装置８の下側に並んで複数配置されている。本実施の形態では、その中の１つのスイッチ装置１について説明する。
【００１４】
このスイッチ装置１は、一例として、なされたプッシュ操作に基づいて表示装置８を表示部とする電子機器の割り当てられている機能の実行又は停止を指示する機械式スイッチである。またスイッチ装置１は、なされた操作に対するフィードバックとして操作面１１０を振動させるように構成されている。なお電子機器は、一例として、カーナビゲーション装置、空調装置、音楽再生装置、映像再生装置、ドライビングレコーダなどである。
【００１５】
具体的には、スイッチ装置１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、操作面１１０に対するプッシュ操作によってオンするスイッチ１０と、検出対象による操作面１１０に対する接触、及びプッシュ操作によって増加する検出値としての静電容量Ｃを出力する検出部としてのタッチセンサ１２と、操作面１１０に対する接触、及びプッシュ操作に対するフィードバックを生成するフィードバック生成部１４と、静電容量Ｃの増加速度Ｖ、及び静電容量Ｃの増加回数に応じてプッシュ操作に対するフィードバックを切り替えるようにフィードバック生成部１４を制御する制御部２０と、を備えて概略構成されている。
【００１６】
タッチセンサ１２は、例えば、検出対象としての導電性を有するペンや操作指による操作を受け付ける静電容量方式のタッチセンサである。本実施の形態では、検出対象は、操作指であるものとする。
【００１７】
またフィードバック生成部１４は、操作面１１０を振動させて触覚による弱フィードバック、及び弱フィードバックより強い振動による強フィードバックを生成する第１の生成部としての振動部１６と、聴覚及び視覚の少なくとも１つによるフィードバックを生成する第２の生成部としての報知部１８と、を備えている。
【００１８】
なお変形例として検出部は、接触及びプッシュ操作によって、操作面１１０に付加された操作荷重を検出する荷重センサで有っても良い。
【００１９】
（スイッチ１０の構成）
スイッチ１０は、センターコンソール５０に露出する操作ボタン１１を有している。スイッチ１０は、一例として、操作ボタン１１が押し込まれると接点が閉じ、押し込む力が解除されると操作ボタン１１が元の位置に復帰すると共に接点が開くように概略構成されている。操作者は、例えば、スイッチ１０に割り当てられた機能をオンする場合、プッシュ操作を行い、当該機能をオフする場合、もう一度プッシュ操作を行うことで機能のオン、オフが指示される。本実施の形態では、オン時のプッシュ操作について説明する。
【００２０】
スイッチ１０は、例えば、接点が閉じることによりスイッチ信号Ｓ１を制御部２０に出力する。なおスイッチ１０は、機械式スイッチに限定されない。
【００２１】
（タッチセンサ１２の構成）
タッチセンサ１２は、操作ボタン１１の操作面１１０の下方に検出電極を備えて概略構成されている。またタッチセンサ１２は、制御部２０と電気的に接続され、操作指の接近及び接触によって検出される静電容量Ｃを出力する。
【００２２】
（フィードバック生成部１４の構成）
フィードバック生成部１４は、上述のように、振動部１６と報知部１８を備えて概略構成されている。
【００２３】
振動部１６は、スイッチ１０に配置され、制御部２０から出力される駆動信号Ｓ２に基づいて操作面１１０に振動を付加するように構成されている。
【００２４】
この振動部１６は、一例として、金属板と圧電素子を備えたモノモルフ型の圧電アクチュエータである。このモノモルフ型圧電アクチュエータとは、１枚の圧電素子だけで屈曲する構造のアクチュエータである。なお振動部１６は、２枚の圧電素子を金属板の両面に設けたバイモルフ型圧電アクチュエータであっても良い。
【００２５】
振動部１６は、駆動信号Ｓ２に基づいて弱フィードバック及び強フィードバックを生成する。弱フィードバック及び強フィードバックは、一例として、振動数が同じで、振幅が弱フィードバックより強フィードバックの方が大きくされているが、これに限定されず、振動数が異なる振動、振動と振幅が異なる振動などで生成されても良い。
【００２６】
報知部１８は、例えば、操作指が操作ボタン１１から離れた、又は離れそうになって操作ボタン１１の振動によるフィードバックが有効でない場合に、振動以外の方法でフィードバックを行うものである。
【００２７】
振動以外のフィードバック、つまり聴覚及び視覚の少なくとも１つによるフィードバックとは、一例として、音や光によるフィードバックである。
【００２８】
報知部１８は、例えば、音によるフィードバックを行う場合、車両５に搭載されたスピーカによって概略構成される。報知部１８は、制御部２０から出力された報知信号Ｓ３に基づいてスピーカから音によるフィードバックを行う。
【００２９】
また報知部１８は、例えば、光によるフィードバックを行う場合、車両５に搭載されたランプや表示部によって概略構成される。このランプは、一例として、発光素子であり、操作者が視認可能な位置に配置される。報知部１８は、制御部２０から出力された報知信号Ｓ３に基づいてランプを点灯又は点滅させて光によるフィードバックを行う。
【００３０】
また表示部は、一例として、表示装置８や計器の近傍に配置されるサブモニタなどである。報知部１８は、制御部２０から出力された報知信号Ｓ３に基づいて画面を点灯又は点滅させたり、メッセージを表示させたりして光によるフィードバックを行う。
【００３１】
（制御部２０の構成）
制御部２０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。またＲＯＭには、例えば、制御部２０が動作するためのプログラムと、容量しきい値２００と、が格納されている。
【００３２】
容量しきい値２００は、タッチセンサ１２から出力される静電容量Ｃに関するしきい値である。制御部２０は、タッチセンサ１２から出力された静電容量Ｃが容量しきい値２００以上である場合、操作ボタン１１に操作指が接触していると判定する。
【００３３】
また制御部２０は、静電容量Ｃの増加速度Ｖを算出するように構成されている。そして制御部２０は、スイッチ１０から取得したスイッチ信号Ｓ１に基づいてオンされたことを示す操作情報Ｓ４を生成して接続された電子機器に出力する。
【００３４】
制御部２０は、タッチセンサ１２の接触の検出に基づいて振動部１６を制御して弱フィードバックを呈示するように構成されている。
【００３５】
また制御部２０は、プッシュ操作によってスイッチ１０がオンした際に検出された静電容量Ｃの増加速度Ｖがゼロ以上であり、かつスイッチ１０がオンされるまでの静電容量Ｃの増加回数が複数回である場合、上述のように弱フィードバックを呈示した後、さらに振動部１６を制御して強フィードバックを呈示するように構成されている。
【００３６】
さらに制御部２０は、プッシュ操作によってスイッチ１０がオンした際に検出された静電容量Ｃの増加速度Ｖがゼロ未満である場合、上述のように弱フィードバックを呈示した後、報知部１８を制御して聴覚及び視覚の少なくとも１つによるフィードバックを呈示するように構成されている。
【００３７】
これらの制御は、操作面１１０を確認してからプッシュ操作を行う場合と、確認しないで行う場合とで静電容量Ｃのグラフが異なる形状となることを利用して行われる。
【００３８】
ここで、一例として、走行中などの理由によりスイッチ１０の操作が禁止されている場合、スイッチ装置１は、禁止されていることに対してフィードバックを用いて操作者に警告を行うように構成されている。
【００３９】
この警告のためのフィードバックは、振動によるフィードバックが強すぎると操作者に不快な思いをさせ、弱すぎると認識し難く、回数を増やすと煩わしく感じられるという問題がある。
【００４０】
操作者がスイッチ１０を確認することなく素早く操作した場合、静電容量Ｃは、図２（ａ）に示すように、操作指が操作面１１０に接近するにつれて大きくなる。そして静電容量Ｃの増加速度Ｖは、例えば、図２（ｂ）に示すように、時間ｔ１において操作指が操作面１１０に接触する直前に、正の最大速度となる。この際の静電容量Ｃは、図２（ａ）に示すように、ほぼ一定の増加速度Ｖで増加する。
【００４１】
続いて操作者が接触後直ぐに操作面１１０を押し込み始めると、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、増加速度Ｖがほぼ一定のまま静電容量Ｃが増加し、続いてスイッチ１０が閉じる直前に増加速度Ｖが減少して静電容量Ｃがほぼ一定となる。静電容量Ｃは、操作面１１０に接触する操作指の面積に比例することから押し込み始めた際には操作指がつぶれて操作面１１０との接触面積が増えて静電容量Ｃが増加する。しかし接触面積が飽和すると、静電容量Ｃが増加しなくなるので、静電容量Ｃがほぼ一定の値に近づくと共に増加速度Ｖが減少する。
【００４２】
図２（ｂ）では、操作者が操作面１１０を押し込んで接点が閉じる時間ｔ２の直前に接触面積が飽和して静電容量Ｃの増加速度Ｖがゼロとなる様子を示している。
【００４３】
続いて操作者が操作面１１０を押し込む力を解除すると、操作指と操作面１１０の接触が保たれたまま操作ボタン１１が元の位置に復帰を始める。そして操作指が操作面１１０から離れ始めると、接触面積が小さくなっていくので、静電容量Ｃが減少して増加速度Ｖがゼロから負の方向に増加する。そして操作面１１０から操作指が離れる時間ｔ３の前後では、負方向の増加速度Ｖがほぼ一定となり、離れた後、静電容量Ｃが小さくなってゼロとなると共に増加速度Ｖもゼロとなる。
【００４４】
制御部２０は、上述のように、操作者がスイッチ１０を確認することなく素早くプッシュ操作を行った場合、操作面１１０に対する接触が検出された時間ｔ１後に弱フィードバックを呈示し、スイッチ１０がオンする時間ｔ２から操作指の接触が解除される時間ｔ３までに強フィードバックを呈示する。
【００４５】
また操作者がスイッチ１０を確認してから操作した場合、静電容量Ｃは、図２（ｃ）に示すように、確認のために操作指が操作面１１０に接近するにつれて大きくなる。そして静電容量Ｃの増加速度Ｖは、例えば、図２（ｄ）に示すように、時間ｔ１０において操作指が操作面１１０に接触する直前に、１回目の極大値となる。この際の静電容量Ｃは、図２（ｃ）に示すように、ほぼ一定の増加速度Ｖで増加する。
【００４６】
そして操作者が操作面１１０に安定して触っている状態では、静電容量Ｃがほぼ一定の値となって増加速度Ｖが減少してゼロになる。
【００４７】
続いて操作者が操作面１１０を押し込み始めると、例えば、図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示すように、静電容量Ｃが再び増加すると共に増加速度Ｖが再び増加を始め、スイッチ１０が閉じる直前に増加速度Ｖが二回目の極大値となる。スイッチ１０が時間ｔ１１において閉じた後、増加速度Ｖが一定値から減少に転じてゼロとなる。
【００４８】
続いて操作者が操作面１１０を押し込む力を解除すると、操作指と操作面１１０の接触が保たれたまま操作ボタン１１が元の位置に復帰を始める。そして操作指が操作面１１０から離れ始めると、接触面積が小さくなっていくので、静電容量Ｃが減少して増加速度Ｖがゼロから負の方向に増加する。そして操作面１１０から操作指が離れる時間ｔ１２の前後では、負方向の増加速度Ｖがほぼ一定となり、離れた後、静電容量Ｃが小さくなってゼロとなると共に増加速度Ｖもゼロとなる。
【００４９】
制御部２０は、上述のように、操作者がスイッチ１０を確認してからプッシュ操作を行った場合、操作面１１０に対する接触が検出された時間ｔ１０後に弱フィードバックを呈示し、スイッチ１０がオンする時間ｔ１１から操作指の接触が解除される時間ｔ１２までに、２回の静電容量Ｃの増加速度Ｖの増加が検出されるので、振動部１６を制御して強フィードバックを呈示する。
【００５０】
以下に、本実施の形態に係るスイッチ装置１の動作の一例について図３のフローチャートに従って説明する。以下では、スイッチ装置１の操作が禁止されて警告のフィーバックが呈示される場合の動作の一例を示している。
【００５１】
（動作）
スイッチ装置１の制御部２０は、タッチセンサ１２から出力される静電容量Ｃと容量しきい値２００とを比較し、操作面１１０に対する操作指の接触を監視する。制御部２０は、静電容量Ｃが容量しきい値２００以上となって、操作面１１０に対する操作指の接触が検出されると（Ｓｔｅｐ１）、振動部１６に駆動信号Ｓ２を出力して弱フィードバックを呈示する（Ｓｔｅｐ２）。
【００５２】
制御部２０は、操作者が操作面１１０に対してプッシュ操作を行ってスイッチ１０の接点を閉じさせる、つまりスイッチ１０がオンすると（Ｓｔｅｐ３）、増加速度Ｖを確認する。制御部２０は、増加速度Ｖがゼロ以上であると（Ｓｔｅｐ４：Ｙｅｓ）、続いて正の増加速度Ｖの回数を確認する。
【００５３】
制御部２０は、正の増加速度Ｖが二回以上検出された場合（Ｓｔｅｐ５：Ｙｅｓ）、操作面１１０を確認して操作した、つまり操作者がプッシュ操作を行うまでに操作面１１０に触れている時間が長いことから弱フィードバックを認識していると推定し、追加のフィードバックを行わずに動作を終了する。
【００５４】
ここでステップ４において制御部２０は、増加速度Ｖがゼロ未満であった場合（Ｓｔｅｐ４：Ｎｏ）、プッシュ操作の速度が速く弱フィードバックが認識されていない可能性があると推定し、報知部１８に報知信号Ｓ３を出力して聴覚及び視覚の少なくとも１つによるフィードバックを呈示する。
【００５５】
またステップ５において制御部２０は、正の増加速度Ｖが２回未満であった場合（Ｓｔｅｐ５：Ｎｏ）、プッシュ操作の速度が速く弱フィードバックが認識されていない可能性があると推定し、振動部１６に駆動信号Ｓ２を出力して強フィードバックを呈示する（Ｓｔｅｐ７）。
【００５６】
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るスイッチ装置１は、スイッチ１０の操作に応じた適切なフィードバックを呈示することができる。具体的には、操作面１１０を確認してからなされたプッシュ操作の場合は、静電容量Ｃが増加する回数が少なくとも操作面１１０に触れたときとプッシュ操作を開始するときの二回ある。また操作面１１０を確認することなくプッシュ操作が行われた場合、静電容量Ｃが増加する回数が一回となる。
【００５７】
また操作面１１０を確認してからなされたプッシュ操作では、確認しない場合と比べて、長く操作面１１０に触れているので、接触時に呈示された弱フィードバックを操作者が認識している可能性が高い。一方操作面１１０を確認せずになされたプッシュ操作では、操作面１１０に触れている時間が短いので、接触時に呈示された弱フィードバックを操作者が認識している可能性が低い。この場合、スイッチ装置１は、強フィードバック、又は聴覚及び視覚の少なくとも１つによるフィードバックを再度呈示してフィードバックを認識する可能性を高めている。
【００５８】
このようにスイッチ装置１は、スイッチ１０の操作状態から操作を推定して適切なフィードバックを呈示することができるので、この構成を用いない場合と比べて、操作者がフィードバックを認識する可能性が高くなっている。またスイッチ装置１は、適切なフィードバックを呈示することができるので、フィードバックが強くて操作者に不快な思いをさせたり、弱くて認識させ辛くさせたり、認識しているにも関わらず再度フィードバックが呈示されて煩わしさを感じさせたりすることが抑制される。
【００５９】
またスイッチ装置１は、プッシュ操作が速く、弱フィードバックの後に行われるフィードバックが操作面１１０に操作指が接触していない状態でなされる場合、接触していなくても認識可能な聴覚及び視覚の少なくとも１つによるフィードバックを呈示することができる。従ってスイッチ装置１は、操作者が不快な思いをすることなく、警告を認識し易いフィードバックを提供することができる。
【００６０】
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】
【００６１】
１…スイッチ装置、５…車両、８…表示装置、１０…スイッチ、１１…操作ボタン、１２…タッチセンサ、１４…フィードバック生成部、１６…振動部、１８…報知部、２０…制御部、５０…センターコンソール、１１０…操作面、２００…容量しきい値
【図１】
2017083987.tif 000003
【図２】
2017083987.tif 000004
【図３】
2017083987.tif 000005