(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者による入力部材（Ｐ，Ｈ）への入力操作に応じて制御対象（Ｃ，Ｗ）を移動させる操作装置において、
操作者の入力操作量（ｆ）に係わらず一定の所定時間（ｔ1 ）を経過して前記操作者の入力操作が継続している場合、前記入力操作量（ｆ）の増加に応じて移動速度が増加する制御対象（Ｃ，Ｗ）を、前記入力操作の開始から前記所定時間（ｔ1 ）だけ移動させた後、前記入力操作量（ｆ）の増加に応じて減少する所定期間（ｔ2 ）だけ前記制御対象（Ｃ，Ｗ）の移動を停止させることで、前記前記所定時間（ｔ1 ）の移動および前記所定期間（ｔ2 ）の移動停止を繰り返しながら前記制御対象（Ｃ，Ｗ）を間欠的に移動させることを特徴とする操作装置。
【請求項２】
前記制御対象（Ｗ）は運行体の操舵部材であり、前記所定時間（ｔ1 ）は運行体の運行速度（Ｖｖ）の増加に応じて減少することを特徴とする、請求項１に記載の操作装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操作者による入力部材への入力操作に応じて制御対象を移動させる操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１はノート型パソコンを示すもので、キーボードに設けたスティック状のポインタＰを前後左右に倒すことにより画面上のカーソルＣを前後左右に移動させることができる。図１２に示すように、ポインタＰの基部には該ポインタＰに加えられる操作荷重の方向および大きさを検出する４個の歪みゲージＳＧが９０°間隔で設けられており、カーソルＣは前記歪みゲージＳＧで検出した操作荷重の方向に該操作荷重の大きさに比例した速度で移動する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、カーソルＣを画面上の目標位置まで素早く移動させるべく制御ゲインを上げると、ポインタＰを慎重に操作しないとカーソルＣが目標位置をオーバーシュートしてハンチングしてしまう場合がある。これを避けるべく制御ゲインを下げると、カーソルＣの移動速度が低下して目標位置に到達するのに時間が掛かる問題がある。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、操作者による入力部材への入力操作に応じて制御対象を移動させる操作装置において、入力手段の操作により制御対象を素早く目標位置に移動させて停止させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、操作者による入力部材への入力操作に応じて制御対象を移動させる操作装置において、操作者の入力操作量に係わらず一定の所定時間を経過して前記操作者の入力操作が継続している場合、前記入力操作量の増加に応じて移動速度が増加する制御対象を、前記入力操作の開始から前記所定時間だけ移動させた後、前記入力操作量の増加に応じて減少する所定期間だけ前記制御対象の移動を停止させることで、前記前記所定時間の移動および前記所定期間の移動停止を繰り返しながら前記制御対象を間欠的に移動させることを特徴とする。
【０００６】
上記構成によれば、操作者が入力操作を中止しなくても、制御対象が所定時間移動したところで自動的に一旦停止するので、制御対象を素早く移動させるべく制御ゲインを大きく設定しても、また操作者の入力操作がラフであっても、制御対象をオーバーシュートさせることなく容易に目標位置に近付けて停止させることができる。また操作者の入力操作量の増減に応じて制御対象の移動速度が増減するので、制御対象を大きく移動させるべく操作者が入力操作量を増加させると制御対象は高速で大きく移動したところで一旦停止し、制御対象を小さく移動させるべく操作者が入力操作量を減少させると制御対象は低速で小さく移動したところで一旦停止することになり、操作者の意思を制御対象の移動に反映することができる。また操作者が一旦停止した制御対象を更に移動させたいときに、新たに入力操作を開始することなく従前の入力操作をそのまま継続すれば良いため、操作者の操作負担が増加することがなく、しかも入力操作量を増加させると制御対象の停止時間が減少するので、制御対象を素早く移動させたいときに停止時間を減少させることができ、これにより制御対象の停止による操作者の違和感を最小限に抑えることができる。
【０００７】
尚、前記制御対象の移動速度は、必ずしも操作者の入力操作量に正比例する必要はなく、操作者の入力操作量の増加に応じて増加するものであれば良い。また前記所定期間は、必ずしも操作者の入力操作量に反比例する必要はなく、操作者の入力操作量の増加に応じて減少するものであれば良い。
【０００８】
また請求項２に記載された発明は、請求項１の構成に加えて、前記制御対象は運行体の操舵部材であり、前記所定時間は運行体の運行速度の増加に応じて減少することを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、運行体の運行速度の増加に応じて該運行体の操舵部材の移動時間が減少するので、運行体の高速運行時に操舵部材の移動距離を減少させて該運行体の移動軌跡が不安定になるのを防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
図１〜図４は本発明の第１実施例を示すもので、図１は入力操作量ｆと移動速度Ｖとの関係を示すグラフ、図２は時間ｔと移動距離Ｌとの関係を示すグラフ、図３は時間ｔと移動速度Ｖとの関係を示すグラフ、図４は作用を説明するフローチャートである。
【００１１】
第１実施例は本発明をノート型パソコンのポインティングディバイス（図１１および図１２参照）に適用したもので、ポインタＰは本発明の入力手段に対応し、カーソルＣは本発明の制御対象に対応、ポインタＰに加えられる操作荷重は本発明の入力操作量ｆに対応する。
【００１２】
図１のグラフは横軸に入力操作量ｆをとり、縦軸にカーソルＣの移動速度Ｖをとったものである。同図から明らかなように、入力操作量ｆがゼロから作動閾値ｆｓに達するまでの領域ではカーソルＣは移動せず、入力操作量ｆが作動閾値ｆｓ以上になると、入力操作量ｆの増加に応じてカーソルＣの移動速度Ｖがリニアに増加する。前記作動閾値ｆｓは、ポインタＰの機械的な遊びに対応するものである。
【００１３】
図２のグラフは横軸に時間ｔをとり、縦軸にカーソルＣの移動距離Ｌをとったものであり、図３のグラフは横軸に時間ｔをとり、縦軸にカーソルＣの移動速度Ｖをとったものである。両図における実線は入力操作量ｆが大きい場合を示すもので、移動開始から所定時間ｔ1 が経過するまでカーソルＣは高速で移動し、所定時間ｔ1 が経過するとカーソルＣは一旦停止する。そしてカーソルＣの一旦停止から所定期間ｔ2 が経過すると、カーソルＣは再び移動を開始する。つまり、操作者がポインタＰを一定の荷重で操作している間、カーソルＣは所定時間ｔ1 の移動と所定期間ｔ2 の停止とを交互に繰り返しながら間欠的に移動することになる。
【００１４】
また両図における破線は入力操作量ｆが小さい場合を示すもので、入力操作量ｆの減少に比例してカーソルＣの移動速度Ｖが減少するとともに、入力操作量ｆの減少に反比例してカーソルＣが停止する所定期間ｔ2 が増加する。但し、本実施例では、カーソルＣが１回の移動を行う所定時間ｔ1 は入力操作量ｆの大きさに係わらず一定である。
【００１５】
次に、上記作用を図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００１６】
先ず、ステップＳ１でポインタＰに入力される入力操作量ｆが作動閾値ｆＳ以上になると、ステップＳ２でカーソルＣが入力操作量ｆに比例した移動速度Ｖ＝Ａ・ｆで移動を開始する。ここで、Ａは比例定数である。続いて、ステップＳ３でタイマーをリセットし、ステップＳ４でタイマーのリセットから（即ち、カーソルＣの移動開始から）所定時間ｔ1 が経過すると、ステップＳ５でカーソルＣを一旦停止させる。
【００１７】
続いて、ステップＳ６でタイマーをリセットし、ステップＳ７でタイマーのリセットから（即ち、カーソルＣの一旦停止から）所定期間ｔ2 が経過したか否かを判断する。前記所定期間ｔ2 は、Ｂを比例定数としてｔ2 ＝Ｂ／ｆで与えられるもので、入力操作量ｆに反比例する値となる。そしてステップＳ７で所定期間ｔ2 が経過したとき、ステップＳ８で入力操作量ｆが依然として作動閾値ｆｓ以上であれば、ステップＳ２に移行してカーソルＣの移動を再び開始する。一方、前記ステップＳ８で入力操作量ｆが作動閾値ｆｓ未満になっていれば、ステップＳ９に移行してカーソルＣを停止する。
【００１８】
つまり、ポインタＰの入力操作量ｆが作動閾値ｆｓ以上の状態が継続すれば、カーソルＣは所定時間ｔ1 の移動と所定期間ｔ2 の停止とを交互に繰り返しながら間欠的に移動する。その際に前記所定時間ｔ1 は一定であるが、前記所定期間ｔ2 は入力操作量ｆに反比例して増減し、また移動速度Ｖは入力操作量ｆに比例して増減する。
【００１９】
以上のように、操作者がポインタＰの操作をいちいち停止させなくても、カーソルＣが所定時間ｔ1 移動したところで間欠的に自動的停止するので、制御ゲインを大きく設定してカーソルＣを素早く移動させても、あるいは操作者によるポインタＰの操作が多少ラフであっても、カーソルＣをオーバーシュートさせることなく素早く目標位置に近付けて正しく停止させることができる。また入力操作量ｆの増減に比例してカーソルＣの移動速度Ｖが増減するので、入力操作量ｆを増加させるとカーソルＣは高速で大きく移動したところで一旦停止し、入力操作量ｆを減少させるとカーソルＣは低速で小さく移動したところで一旦停止することになり、操作者の意思をカーソルＣの移動に的確に反映することができる。
【００２０】
また操作者が一旦停止したカーソルＣを更に移動させたいときに、従前の入力操作をそのまま継続するだけでカーソルＣが移動を再開するので、操作者の操作負担が増加することがない。しかも操作者がカーソルＣを連続的に移動させたいときに、入力操作量ｆを増加させるとカーソルＣの停止時間（所定期間ｔ2 ）が減少するので、カーソルＣを素早く移動させたいときに停止時間を減少させて操作者の違和感を最小限に抑えることができる。
【００２１】
次に、図５〜図１０に基づいて、本発明を自動車の操舵装置に適用した第２実施例を説明する。
【００２２】
図５に示すように、ドライバーが自動車のステアリングホイールＨに入力する操舵トルクは操舵トルクセンサＳにより検出される。電子制御ユニットＵは前記操舵トルクに基づいてアクチュエータＡの作動を制御し、アクチュエータＡに接続された車輪Ｗ，Ｗが左右に転舵される。第２実施例において、自動車は本発明の運行体に対応し、自動車の車速Ｖｖは本発明の運行速度に対応し、ステアリングホイールＨは本発明の入力手段に対応し、車輪Ｗ，Ｗは本発明の制御対象および操舵部材に対応し、操舵トルクは本発明の入力操作量ｆに対応し、車輪Ｗ，Ｗの転舵角は本発明の移動距離Ｌに対応し、車輪Ｗ，Ｗの転舵速度は本発明の移動速度Ｖに対応する。
【００２３】
この第２実施例においても、ステアリングホイールＨに操舵トルクを加えたときに、時間ｔに対する車輪Ｗ，Ｗの転舵角（制御対象の移動距離Ｌ）の関係が前記図２の関係を満たしているため、車輪Ｗ，Ｗの転舵角を目標値に一致させる操作を容易に行うことができる。特に、入力操作量ｆを増加させると転舵の停止時間（所定期間ｔ2 ）が減少するので、障害物を回避する必要がある緊急時に車輪Ｗ，Ｗを素早く転舵することができる。
【００２４】
更に第２実施例では、図６に示すように、車輪Ｗ，Ｗの転舵が行われる所定時間ｔ1 が自動車の車速Ｖｖに応じて変化するようになっている。即ち、実線で示す低車速時には所定時間ｔ1 が長く設定され、破線で示す高車速時には所定時間ｔ1 が短く設定される。ステアリングホイールＨに入力される入力操作量ｆが同じであれば車輪Ｗ，Ｗの転舵速度（移動速度Ｖ）は同じであり、かつ車輪Ｗ，Ｗの転舵が停止する所定期間ｔ2 も同じであるため、時間ｔの経過に対する転舵角（移動距離Ｌ）は、自動車の車速Ｖｖの増加に応じて小さくなる。つまり、図７に示すようにステアリングホイールＨの入力操作量ｆが同じであっても、低車速時には車輪Ｗ，Ｗが大きく転舵され、高車速時には車輪Ｗ，Ｗが小さく転舵されることになる。
【００２５】
従って、自動車がレーンチェンジを行うような場合に、図８（Ａ），（Ｂ）に示すように車速の大小に応じた転舵角を与えて、図９（Ａ）に示すように最適の移動軌跡でレーンチェンジを行うことができ、しかも高速走行時にステアリングの切れすぎにより、図９（Ｂ）に示すように自動車が不安定になるのを防止することができる。
【００２６】
自動車の車速Ｖｖと転舵角との関係は、車速Ｖｖと所定時間ｔ1 との関係を変化させることにより種々の設定が可能である。例えば、図１０の(1) のような設定にすれば、車速Ｖｖの増加に対する転舵角の減少が鈍くなり、(3) のような設定にすれば、車速Ｖｖの増加に対する転舵角の減少が鋭くなる。
【００２７】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２８】
例えば、第１、第２実施例では入力操作量ｆとして荷重を例示したが、入力操作量ｆは荷重に限定されず変位であっても良い。また運行体は自動車に限定されず航空機や船舶であっても良い。その場合、制御対象はエルロン、エレベータ、ラダー等の操縦舵面となる。尚、前記所定時間ｔ1 および前記所定期間ｔ2 は一義的に決まるものではなく、対象となる制御系の特性に応じて異なるものである。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、操作者が入力操作を中止しなくても、制御対象が所定時間移動したところで自動的に一旦停止するので、制御対象を素早く移動させるべく制御ゲインを大きく設定しても、また操作者の入力操作がラフであっても、制御対象をオーバーシュートさせることなく容易に目標位置に近付けて停止させることができる。また操作者の入力操作量の増減に応じて制御対象の移動速度が増減するので、制御対象を大きく移動させるべく操作者が入力操作量を増加させると制御対象は高速で大きく移動したところで一旦停止し、制御対象を小さく移動させるべく操作者が入力操作量を減少させると制御対象は低速で小さく移動したところで一旦停止することになり、操作者の意思を制御対象の移動に反映することができる。また操作者が一旦停止した制御対象を更に移動させたいときに、新たに入力操作を開始することなく従前の入力操作をそのまま継続すれば良いため、操作者の操作負担が増加することがなく、しかも入力操作量を増加させると制御対象の停止時間が減少するので、制御対象を素早く移動させたいときに停止時間を減少させることができ、これにより制御対象の停止による操作者の違和感を最小限に抑えることができる。
【００３０】
また請求項２に記載された発明によれば、運行体の運行速度の増加に応じて該運行体の操舵部材の移動時間が減少するので、運行体の高速運行時に操舵部材の移動距離を減少させて該運行体の移動軌跡が不安定になるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  入力操作量ｆと移動速度Ｖとの関係を示すグラフ
【図２】  時間ｔと移動距離Ｌとの関係を示すグラフ
【図３】  時間ｔと移動速度Ｖとの関係を示すグラフ
【図４】  作用を説明するフローチャート
【図５】  自動車の操舵系の概略図
【図６】  時間ｔと転舵角の関係を示すグラフ
【図７】  自動車の転舵角の一旦停止位置を示す図
【図８】  自動車のレーンチェンジの作用説明図
【図９】  転舵に伴う自動車の軌跡を示す図
【図１０】  車速Ｖｖと転舵角との関係を示すグラフ
【図１１】  ノート型パソコンの概略図
【図１２】  ノート型パソコンのポインタを示す図
【符号の説明】
Ｃ          カーソル（制御対象）
Ｈ          ステアリングホイール（入力部材）
Ｐ          ポインタ（入力部材）
Ｖ          移動速度
Ｖｖ        運行速度
Ｗ          車輪（制御対象）
ｆ          入力操作量
ｔ1         所定時間
ｔ2         所定期間
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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