入力表示装置
【課題】入力表示装置がアクチュエータのトルクリップル等の抵抗ムラを有する場合でも、滑らかなカーソル移動表示が可能な入力表示装置を提供する。
【解決手段】入力表示装置１は、ノブを操作することにより移動して位置入力するＸＹ操作ユニット１００と、ノブの操作による位置を検出する位置検出部（Ｘポテンショメータ１２２、Ｙポテンショメータ１３３）と、位置検出部で検出した検出信号に基づいてノブの操作状態をカーソル表示する表示装置３１０と、位置検出部の検出信号に応じてノブに操作抵抗を付与するアクチュエータ（Ｘモータ１５０、Ｙモータ１７０）と、アクチュエータの抵抗ムラデータを記憶する記憶部２１０と、記憶部に記憶されたアクチュエータの抵抗ムラに基づいて表示部に表示する表示データを補正する補正ＥＣＵ２００と、を有する構成とする。
【解決手段】入力表示装置１は、ノブを操作することにより移動して位置入力するＸＹ操作ユニット１００と、ノブの操作による位置を検出する位置検出部（Ｘポテンショメータ１２２、Ｙポテンショメータ１３３）と、位置検出部で検出した検出信号に基づいてノブの操作状態をカーソル表示する表示装置３１０と、位置検出部の検出信号に応じてノブに操作抵抗を付与するアクチュエータ（Ｘモータ１５０、Ｙモータ１７０）と、アクチュエータの抵抗ムラデータを記憶する記憶部２１０と、記憶部に記憶されたアクチュエータの抵抗ムラに基づいて表示部に表示する表示データを補正する補正ＥＣＵ２００と、を有する構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力表示装置に関し、特に、操作抵抗付与型の入力表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操作抵抗付与型の操作装置として、回動操作可能に設置されたロータリーノブと、これに連結されたギア機構とを備えた手動操作部と、ロータリーノブに近接配置されロータリーノブの回動操作量や回動方向を検出してその検出結果に対応したノブ変位情報を発生する例えばエンコーダからなるノブ変位検知部と、供給されたノブ変位情報を用いてノブ操作速度を演算する速度演算部、速度演算部で求めたノブ操作速度を用いてフォース量を演算するフォース演算部、及び、このフォース量に基づいて手動操作部にダンパー力を付与するアクチュエータとを備えたダンパー力付与操作制御装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この操作抵抗付与型の操作装置によれば、操作者が手動操作部のロータリーノブを希望する位置まで回動操作したとき、ロータリーノブに近接配置されているノブ変位検知部が、ロータリーノブの回動状態、具体的にロータリーノブの回動操作量や回動方向を検出し、その検出結果に基づいた回動操作量や回動方向を表すノブ変位情報を発生し、発生したノブ変位情報を制御部の速度演算部に供給する。速度演算部は、供給されたノブ変位情報を用いてノブ操作速度を演算し、アクチュエータは供給されたアナログフォース量に対応したダンパー力を回動操作中のロータリーノブに付与することで、操作者に対してロータリーノブの回動状態に応じた操作抵抗を付与する。
【特許文献１】特開２００３−１５０２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の操作抵抗付与型の操作装置によれば、アクチュエータは構造上トルクリップル等の抵抗ムラを有しており、このトルクリップルがロータリーノブに付与される。そして、この操作装置により入力を行なう場合には、アクチュエータのトルクリップルがノブ変位情報に反映されるので、表示装置に表示されるカーソルに速度ムラが生じ、このカーソル移動表示に違和感を覚えることになる。
【０００５】
従って、本発明の目的は、入力表示装置がアクチュエータのトルクリップル等の抵抗ムラを有する場合でも、滑らかなカーソル移動表示が可能な入力表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】
【０００６】
［１］本発明は、上記目的を達成するため、ノブを操作することにより移動して位置入力する入力操作ユニットと、前記ノブの操作による操作位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部で検出した検出信号に基づいて前記ノブの操作状態をカーソル表示する表示部と、前記位置検出部の検出信号に応じて前記ノブに操作抵抗を付与するアクチュエータと、前記アクチュエータの抵抗ムラデータを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記アクチュエータの抵抗ムラに基づいて前記表示部に表示する表示データを補正する表示制御部と、を有することを特徴とする入力表示装置を提供する。
【０００７】
［２］前記記憶部は、入力表示装置に電源が投入された時、又は、出荷時に、前記アクチュエータの抵抗ムラを前記位置検出部によって測定した結果に基づき、前記ノブの操作位置に対する前記アクチュエータの抵抗ムラデータを有していることを特徴とする上記［１］に記載の入力表示装置であってもよい。
【０００８】
［３］また、前記表示制御部は、前記表示制御部は、前記記憶部の前記抵抗ムラデータに基づいて、前記位置検出部で検出した前記ノブの操作に対する表示データを補正することを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の入力表示装置であってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、入力表示装置がアクチュエータのトルクリップル等の抵抗ムラを有する場合でも、滑らかなカーソル移動表示が可能な入力表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
[本発明の実施の形態]
図１は、本発明の実施の形態に係る入力表示装置１のうち、入力操作デバイス１０の外観斜視図である。図２は、入力操作デバイス１０のうち、ＸＹ操作ユニット１００の構成を示す外観斜視図である。図３は、入力操作デバイス１０のうち、Ｘギアユニット１４０付近の構成を示す外観斜視図である。図４は、本発明の実施の形態に係る入力表示装置１の全体構成ブロック図である。図５は、電源投入時、又は、出荷時の抵抗ムラデータ取得を示すフローチャートである。図６（ａ）は、抵抗ムラデータ取得時における時間ｔとポテンショメータ出力（ノブ操作位置）Ｘｐの関係、図６（ｂ）は、時間ｔと速度Ｖｘの関係、図６（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）から求めたノブ位置Ｘと抵抗ムラＲとの関係を示す図である。図７は、ノブ操作に伴う補正ＥＣＵ２００及び表示ＥＣＵ３００の処理フローを示すフローチャートである。図８は、表示装置３１０に表示されるカーソルの表示が改善される一例を示す図である。
【００１１】
（入力表示装置１の構成）
入力表示装置１は、ノブを操作することにより移動して位置入力する入力操作ユニットと、ノブの操作による位置を検出する位置検出部と、位置検出部で検出した検出信号に基づいてノブの操作状態をカーソル表示する表示部と、位置検出部の検出信号に応じてノブに操作抵抗を付与するアクチュエータと、アクチュエータの抵抗ムラデータを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたアクチュエータの抵抗ムラに基づいて表示部に表示する表示データを補正する表示制御部と、を有して構成されている。
【００１２】
（入力操作デバイス１０の構成）
入力操作デバイス１０は、図１及び図２に示すように、入力操作ユニットとしてのＸＹ操作ユニット１００と、位置検出部としてのＸポテンショメータ１２２、Ｙポテンショメータ１３３から概略構成され、ＸＹ操作ユニット１００を操作するためのノブ１０１は、ＸＹ方向の所定操作範囲だけ移動可能に、カバー１１の上部穴部から露出している。
【００１３】
ＸＹ操作ユニット１００は、ノブ１０１の傾倒操作により直交するＸ，Ｙ方向へ独立に移動操作可能である。図２に示すように、固定支持部１１０からＸ軸支持部材１１１によりＸ回転軸１２１が回転可能に支持され、このＸ回転軸１２１と一体的にＸ揺動部１２０が所定の範囲内でノブ１０１により傾倒操作可能である。尚、このＸ方向のノブ操作は、Ｙ方向の動作とは独立している。また、Ｘ軸支持部材１１１には、位置検出部としてのＸポテンショメータ１２２が取り付けられており、そのロータ側がＸ回転軸１２１の回転に伴い回転することで、ノブ１０１のＸ方向の操作位置Ｘｐに対応した検出信号が出力される。
【００１４】
一方、固定支持部１１０は、Ｙ回転軸１３２を回転可能に支持しており、これによりＹ方向の所定範囲内でノブ１０１により傾倒操作が可能である。尚、Ｘ揺動部１２０には、Ｘ方向に長穴部１２０ａが形成されているので、Ｘ方向と独立して、上記のＹ方向の傾倒操作が可能となっている。また、固定支持部１１０には、位置検出部としてのＹポテンショメータ１３３が取り付けられており、そのロータ側がＹ回転軸１３２の回転に伴い回転することで、ノブ１０１のＹ方向の操作位置Ｙｐに対応した検出信号が出力される。
【００１５】
図３に示すように、Ｘ回転軸１２１は、Ｘギアユニット１４０を介してＸモータ１５０に連結されている。Ｘギアユニット１４０は、Ｘ回転軸１２１に直結されたＸギア１４１と、Ｘモータ１５０との間に位置する中間ギア１４２、及び、Ｘモータ１５０に直結されたモータギア１５１が、それぞれ歯合して駆動力を伝達するよう配置されている。尚、Ｘ回転軸１２１とＸモータ１５０との間の駆動力伝達は、上記のようなギア列によらずに、ベルト伝達等の他の手段でも可能である。Ｙ軸方向の駆動力伝達も同様の構成により、Ｙ回転軸１３２は、図１に示すＹギアユニット１６０を介してＹモータ１７０と連結されている。
【００１６】
図４は、本発明の実施の形態に係る入力表示装置１の全体構成ブロック図である。補正ＥＣＵ２００は、ＣＰＵで構成され、Ｘポテンショメータ１２２及びＹポテンショメータ１３３と接続され、ノブ１０１の傾倒操作により操作位置Ｘ，Ｙが検出信号として入力される。一方、補正ＥＣＵ２００からはノブ１０１の傾倒操作速度に応じて、Ｘモータ１５０及びＹモータ１７０を駆動する制御信号を出力する。これにより、図示しない駆動ドライバ等を介してそれぞれのモータを駆動し、Ｘギアユニット１４０、Ｙギアユニット１６０を介してノブ１０１に操作抵抗を付与する。
【００１７】
補正ＥＣＵ２００は、表示データを補正する表示制御部として機能し、ノブ１０１の操作位置Ｘ，Ｙに対応したカーソル移動を、表示ＥＣＵ３００を介して表示装置３１０に表示する。表示ＥＣＵ３００は、補正ＥＣＵ２００からの信号を表示装置３１０の表示範囲内に表示するための座標変換を行ないこの変換結果に基づいて表示装置３１０上にカーソルを表示する。ここで、表示装置３１０としては、特に限定はないが、例えば、車両に搭載されるナビゲーション装置の表示画面、車両の走行状態を表示するメーター画面等が挙げられる。
【００１８】
記憶部２１０は、ＲＯＭ部及びＲＡＭ部で構成され、補正ＥＣＵ２００を動作させるためのプログラムがＲＯＭ部に記憶されていると共に、Ｘモータ１５０及びＹモータ１７０の抵抗ムラデータが出荷時にＲＯＭ部に記憶され、また、入力表示装置１に電源が投入された時に抵抗ムラデータを測定して更新してＲＡＭ部に記憶される。この記憶部２１０は、補正ＥＣＵ２００からの命令により、随時読み出される。
【００１９】
（抵抗ムラデータ取得）
図５は、電源投入時、又は、出荷時の抵抗ムラデータ取得を示すフローチャートである。以下では、Ｘモータ１５０の抵抗ムラデータ取得について説明するが、Ｙモータ１７０についても同様である。
【００２０】
まず、Ｘモータ１５０を定電流で駆動する（Ｓｔｅｐ０１）。Ｘギアユニット１４０を介してノブ１０１がＸ方向に駆動され、Ｘポテンショメータ１２２から補正ＥＣＵ２００にノブ操作位置Ｘｐが出力される（Ｓｔｅｐ０２）。Ｘ方向に所定値まで駆動されたかどうかを判断し、所定のＸ範囲のデータを取得する（Ｓｔｅｐ０３）。
【００２１】
ここで、図６（ａ）に示すように、抵抗ムラデータ取得時における時間ｔとポテンショメータ出力（ノブ操作位置）Ｘｐの関係は、Ｘモータ１５０の有するトルクリップル等の影響により、所定の周期（Ｔ）で増減する特性となっている。すなわち、傾きをＫとして、Ｘｐ＝Ｋｔ＋Ａｓｉｎ（２πｔ／Ｔ）と表せる。このＸｐから、微分して速度Ｖｘを算出すると、Ｖｘ＝Ｋ＋Ｂｃｏｓ（２πｔ／Ｔ）となる。但し、Ｂ＝２πＡ／Ｔ。
【００２２】
補正ＥＣＵ２００により、Ｘモータ１５０の抵抗ムラを算出する（Ｓｔｅｐ０４）。上記のＸｐに対応するＶｘを求め、モータの抵抗ムラはＶｘに逆比例すると仮定して、図６（ｃ）に示すように、横軸Ｘ、縦軸抵抗ムラＲの関係が得られる。図６（ｃ）に示す抵抗ムラは、図６（ｂ）の速度信号を略位相反転した特性となる。尚、ゲインは、後述する表示ＥＣＵ３００で表示装置３１０に対応してスケール調整した補正データを作成するので、適宜設定しておけばよい。
【００２３】
上記の説明では、Ｘモータ１５０は所定の周期（Ｔ）で抵抗ムラを有するとしたが、一般に、Ｘモータ１５０を定電流で駆動し、このときのＸポテンショメータ１２２から出力Ｘｐとこれに基づく速度Ｖｘから、ノブ位置Ｘと速度Ｖｘを求めることができ、モータの抵抗ムラはＶｘに逆比例すると仮定することによりノブ位置Ｘと抵抗ムラＲの関係を図６（ｃ）のように求めることができる。
【００２４】
上記のように求められた抵抗ムラデータは、テーブル化され、記憶部２１０に記憶される（Ｓｔｅｐ０５）。
【００２５】
（補正ＥＣＵ２００及び表示ＥＣＵ３００での処理・制御）
図７に、ノブ操作に伴う補正ＥＣＵ２００及び表示ＥＣＵ３００の処理フローを示す。補正ＥＣＵ２００では、抵抗ムラデータによるカーソル表示データの補正制御、及び、各モータに対する操作抵抗の付与制御を行なう。また、表示ＥＣＵ３００は、補正ＥＣＵ２００からのカーソル表示データを表示装置３１０の表示範囲内に表示するための座標変換制御を行なう。
【００２６】
ノブ１０１が操作（Ｓｔｅｐ１１）されると、Ｘポテンショメータ１２２及びＹポテンショメータ１３３からそれぞれ操作位置Ｘ，Ｙが補正ＥＣＵ２００に入力される（Ｓｔｅｐ１２）。
【００２７】
補正ＥＣＵ２００において、操作位置Ｘ，Ｙをそれぞれ抵抗ムラデータで補正して、表示装置３１０上で滑らかにカーソル移動表示が行なわれるように補正制御を行なう（Ｓｔｅｐ１３）。操作位置Ｘ，Ｙと直近の操作位置との比、又は、差分（移動量）を図６（ｃ）に示したような記憶部２１０に記憶されている抵抗ムラデータに基づいて補正する。すなわち、抵抗ムラが大きい部分では同じノブ操作力に対するカーソル移動量が少ないため、ノブ操作に対するカーソル移動量を多く設定する補正が行なわれる。また、移動速度の比を上記抵抗ムラデータに基づいて補正する。すなわち、抵抗ムラが大きい部分では同じノブ操作力に対するカーソル移動速度が小さいため、ノブ操作に対するカーソル移動速度を大きく設定する補正が行なわれる。これにより、モータの抵抗ムラに関わらず滑らかなカーソル移動が可能となる。尚、一定以上の速度変化が予想される部分についての移動に対しては、一定のカーソル移動速度とすることができる。これにより、自然に近い違和感のないカーソル移動が可能となる。
【００２８】
Ｓｔｅｐ１３で補正されたカーソル表示データは、表示ＥＣＵ３００により、表示装置３１０の表示範囲内に表示するための座標変換を行なう（Ｓｔｅｐ１４）。ゼロ点調整及びスケール調整を行ない、この変換結果に基づいて表示装置３１０上にカーソル移動表示を行なう（Ｓｔｅｐ１５）。
【００２９】
一方、補正ＥＣＵ２００は、ノブ１０１の操作位置Ｘ，Ｙ、操作速度に応じて、補正なしで、Ｘモータ１５０及びＹモータ１７０にそれぞれ操作抵抗を付与する（Ｓｔｅｐ１６）。
【００３０】
ノブ１０１の操作が行なわれているか判断し、行なわれている場合はＳｔｅｐ１１に戻って繰り返してカーソル移動表示を行なう（Ｓｔｅｐ１７）。入力表示装置１が動作終了することにより上記一連の処理フローが終了する。
【００３１】
[本発明の実施の形態の効果]
上記示した本発明の実施の形態によれば以下のような効果を有する。
（１）抵抗ムラを有する操作デバイスの動作に対して、高級感のある滑らかなカーソル移動表示が可能となる。特に、回転モータの場合のトルクリップル等の大きな抵抗ムラに対しても簡単な補正制御により滑らかなカーソル移動表示が可能となる。
（２）回転モータ等のアクチュエータに抵抗ムラデータに基づいた力をフィードバックする方式もあるが、本実施の形態は、補正対象のカーソル移動を直接抵抗ムラデータに基づいて補正するので、簡単な構成により直接的な補正が可能である。
（３）補正により違和感のないカーソル移動表示が可能となる。例えば、図８は、表示装置３１０に表示されるカーソルの表示が改善される一例を示す。回転モータのトルクリップル、コギング等により周期的なカーソル移動表示がされていたものが、本実施の形態に係る入力表示装置１により、周期的なカーソル移動速度の変動が減少し、違和感のないカーソル移動表示が可能となる。
（４）ソフト的にカーソル移動表示を行なうので、アクチュエータとして低トルクリップルモータ等を使用する必要がなく、低コストで違和感のないカーソル移動表示が可能な入力表示装置が達成可能である。
【００３２】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る入力表示装置１のうち、入力操作デバイス１０の外観斜視図である。
【図２】図２は、入力操作デバイス１０のうち、ＸＹ操作ユニット１００の構成を示す外観斜視図である。
【図３】図３は、入力操作デバイス１０のうち、Ｘギアユニット１４０付近の構成を示す外観斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る入力表示装置１の全体構成ブロック図である。
【図５】図５は、電源投入時、又は、出荷時の抵抗ムラデータ取得を示すフローチャートである。
【図６】図６（ａ）は、抵抗ムラデータ取得時における時間ｔとポテンショメータ出力（ノブ操作位置）Ｘｐの関係、図６（ｂ）は、時間ｔと速度Ｖｘの関係、図６（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）から求めたノブ位置Ｘと抵抗ムラＲとの関係を示す図である。
【図７】図７は、ノブ操作に伴う補正ＥＣＵ２００及び表示ＥＣＵ３００の処理フローを示すフローチャートである。
【図８】図８は、表示装置３１０に表示されるカーソルの表示が改善される一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…入力表示装置、１０…入力操作デバイス、１１…カバー、１００…操作ユニット、１０１…ノブ、１１０…固定支持部、１１１…Ｘ軸支持部材、１２０…Ｘ揺動部、１２０ａ…長穴部、１２１…Ｘ回転軸、１２２…Ｘポテンショメータ、１３２…Ｙ回転軸、１３３…Ｙポテンショメータ、１４０…Ｘギアユニット、１４１…Ｘギア、１４２…中間ギア、１５０…Ｘモータ、１５１…Ｘモータギア、１６０…Ｙギアユニット、１７０…Ｙモータ、２００…補正ＥＣＵ
２１０…記憶部。３００…表示ＥＣＵ、３１０…表示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力表示装置に関し、特に、操作抵抗付与型の入力表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操作抵抗付与型の操作装置として、回動操作可能に設置されたロータリーノブと、これに連結されたギア機構とを備えた手動操作部と、ロータリーノブに近接配置されロータリーノブの回動操作量や回動方向を検出してその検出結果に対応したノブ変位情報を発生する例えばエンコーダからなるノブ変位検知部と、供給されたノブ変位情報を用いてノブ操作速度を演算する速度演算部、速度演算部で求めたノブ操作速度を用いてフォース量を演算するフォース演算部、及び、このフォース量に基づいて手動操作部にダンパー力を付与するアクチュエータとを備えたダンパー力付与操作制御装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この操作抵抗付与型の操作装置によれば、操作者が手動操作部のロータリーノブを希望する位置まで回動操作したとき、ロータリーノブに近接配置されているノブ変位検知部が、ロータリーノブの回動状態、具体的にロータリーノブの回動操作量や回動方向を検出し、その検出結果に基づいた回動操作量や回動方向を表すノブ変位情報を発生し、発生したノブ変位情報を制御部の速度演算部に供給する。速度演算部は、供給されたノブ変位情報を用いてノブ操作速度を演算し、アクチュエータは供給されたアナログフォース量に対応したダンパー力を回動操作中のロータリーノブに付与することで、操作者に対してロータリーノブの回動状態に応じた操作抵抗を付与する。
【特許文献１】特開２００３−１５０２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の操作抵抗付与型の操作装置によれば、アクチュエータは構造上トルクリップル等の抵抗ムラを有しており、このトルクリップルがロータリーノブに付与される。そして、この操作装置により入力を行なう場合には、アクチュエータのトルクリップルがノブ変位情報に反映されるので、表示装置に表示されるカーソルに速度ムラが生じ、このカーソル移動表示に違和感を覚えることになる。
【０００５】
従って、本発明の目的は、入力表示装置がアクチュエータのトルクリップル等の抵抗ムラを有する場合でも、滑らかなカーソル移動表示が可能な入力表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】
【０００６】
［１］本発明は、上記目的を達成するため、ノブを操作することにより移動して位置入力する入力操作ユニットと、前記ノブの操作による操作位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部で検出した検出信号に基づいて前記ノブの操作状態をカーソル表示する表示部と、前記位置検出部の検出信号に応じて前記ノブに操作抵抗を付与するアクチュエータと、前記アクチュエータの抵抗ムラデータを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記アクチュエータの抵抗ムラに基づいて前記表示部に表示する表示データを補正する表示制御部と、を有することを特徴とする入力表示装置を提供する。
【０００７】
［２］前記記憶部は、入力表示装置に電源が投入された時、又は、出荷時に、前記アクチュエータの抵抗ムラを前記位置検出部によって測定した結果に基づき、前記ノブの操作位置に対する前記アクチュエータの抵抗ムラデータを有していることを特徴とする上記［１］に記載の入力表示装置であってもよい。
【０００８】
［３］また、前記表示制御部は、前記表示制御部は、前記記憶部の前記抵抗ムラデータに基づいて、前記位置検出部で検出した前記ノブの操作に対する表示データを補正することを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の入力表示装置であってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、入力表示装置がアクチュエータのトルクリップル等の抵抗ムラを有する場合でも、滑らかなカーソル移動表示が可能な入力表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
[本発明の実施の形態]
図１は、本発明の実施の形態に係る入力表示装置１のうち、入力操作デバイス１０の外観斜視図である。図２は、入力操作デバイス１０のうち、ＸＹ操作ユニット１００の構成を示す外観斜視図である。図３は、入力操作デバイス１０のうち、Ｘギアユニット１４０付近の構成を示す外観斜視図である。図４は、本発明の実施の形態に係る入力表示装置１の全体構成ブロック図である。図５は、電源投入時、又は、出荷時の抵抗ムラデータ取得を示すフローチャートである。図６（ａ）は、抵抗ムラデータ取得時における時間ｔとポテンショメータ出力（ノブ操作位置）Ｘｐの関係、図６（ｂ）は、時間ｔと速度Ｖｘの関係、図６（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）から求めたノブ位置Ｘと抵抗ムラＲとの関係を示す図である。図７は、ノブ操作に伴う補正ＥＣＵ２００及び表示ＥＣＵ３００の処理フローを示すフローチャートである。図８は、表示装置３１０に表示されるカーソルの表示が改善される一例を示す図である。
【００１１】
（入力表示装置１の構成）
入力表示装置１は、ノブを操作することにより移動して位置入力する入力操作ユニットと、ノブの操作による位置を検出する位置検出部と、位置検出部で検出した検出信号に基づいてノブの操作状態をカーソル表示する表示部と、位置検出部の検出信号に応じてノブに操作抵抗を付与するアクチュエータと、アクチュエータの抵抗ムラデータを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたアクチュエータの抵抗ムラに基づいて表示部に表示する表示データを補正する表示制御部と、を有して構成されている。
【００１２】
（入力操作デバイス１０の構成）
入力操作デバイス１０は、図１及び図２に示すように、入力操作ユニットとしてのＸＹ操作ユニット１００と、位置検出部としてのＸポテンショメータ１２２、Ｙポテンショメータ１３３から概略構成され、ＸＹ操作ユニット１００を操作するためのノブ１０１は、ＸＹ方向の所定操作範囲だけ移動可能に、カバー１１の上部穴部から露出している。
【００１３】
ＸＹ操作ユニット１００は、ノブ１０１の傾倒操作により直交するＸ，Ｙ方向へ独立に移動操作可能である。図２に示すように、固定支持部１１０からＸ軸支持部材１１１によりＸ回転軸１２１が回転可能に支持され、このＸ回転軸１２１と一体的にＸ揺動部１２０が所定の範囲内でノブ１０１により傾倒操作可能である。尚、このＸ方向のノブ操作は、Ｙ方向の動作とは独立している。また、Ｘ軸支持部材１１１には、位置検出部としてのＸポテンショメータ１２２が取り付けられており、そのロータ側がＸ回転軸１２１の回転に伴い回転することで、ノブ１０１のＸ方向の操作位置Ｘｐに対応した検出信号が出力される。
【００１４】
一方、固定支持部１１０は、Ｙ回転軸１３２を回転可能に支持しており、これによりＹ方向の所定範囲内でノブ１０１により傾倒操作が可能である。尚、Ｘ揺動部１２０には、Ｘ方向に長穴部１２０ａが形成されているので、Ｘ方向と独立して、上記のＹ方向の傾倒操作が可能となっている。また、固定支持部１１０には、位置検出部としてのＹポテンショメータ１３３が取り付けられており、そのロータ側がＹ回転軸１３２の回転に伴い回転することで、ノブ１０１のＹ方向の操作位置Ｙｐに対応した検出信号が出力される。
【００１５】
図３に示すように、Ｘ回転軸１２１は、Ｘギアユニット１４０を介してＸモータ１５０に連結されている。Ｘギアユニット１４０は、Ｘ回転軸１２１に直結されたＸギア１４１と、Ｘモータ１５０との間に位置する中間ギア１４２、及び、Ｘモータ１５０に直結されたモータギア１５１が、それぞれ歯合して駆動力を伝達するよう配置されている。尚、Ｘ回転軸１２１とＸモータ１５０との間の駆動力伝達は、上記のようなギア列によらずに、ベルト伝達等の他の手段でも可能である。Ｙ軸方向の駆動力伝達も同様の構成により、Ｙ回転軸１３２は、図１に示すＹギアユニット１６０を介してＹモータ１７０と連結されている。
【００１６】
図４は、本発明の実施の形態に係る入力表示装置１の全体構成ブロック図である。補正ＥＣＵ２００は、ＣＰＵで構成され、Ｘポテンショメータ１２２及びＹポテンショメータ１３３と接続され、ノブ１０１の傾倒操作により操作位置Ｘ，Ｙが検出信号として入力される。一方、補正ＥＣＵ２００からはノブ１０１の傾倒操作速度に応じて、Ｘモータ１５０及びＹモータ１７０を駆動する制御信号を出力する。これにより、図示しない駆動ドライバ等を介してそれぞれのモータを駆動し、Ｘギアユニット１４０、Ｙギアユニット１６０を介してノブ１０１に操作抵抗を付与する。
【００１７】
補正ＥＣＵ２００は、表示データを補正する表示制御部として機能し、ノブ１０１の操作位置Ｘ，Ｙに対応したカーソル移動を、表示ＥＣＵ３００を介して表示装置３１０に表示する。表示ＥＣＵ３００は、補正ＥＣＵ２００からの信号を表示装置３１０の表示範囲内に表示するための座標変換を行ないこの変換結果に基づいて表示装置３１０上にカーソルを表示する。ここで、表示装置３１０としては、特に限定はないが、例えば、車両に搭載されるナビゲーション装置の表示画面、車両の走行状態を表示するメーター画面等が挙げられる。
【００１８】
記憶部２１０は、ＲＯＭ部及びＲＡＭ部で構成され、補正ＥＣＵ２００を動作させるためのプログラムがＲＯＭ部に記憶されていると共に、Ｘモータ１５０及びＹモータ１７０の抵抗ムラデータが出荷時にＲＯＭ部に記憶され、また、入力表示装置１に電源が投入された時に抵抗ムラデータを測定して更新してＲＡＭ部に記憶される。この記憶部２１０は、補正ＥＣＵ２００からの命令により、随時読み出される。
【００１９】
（抵抗ムラデータ取得）
図５は、電源投入時、又は、出荷時の抵抗ムラデータ取得を示すフローチャートである。以下では、Ｘモータ１５０の抵抗ムラデータ取得について説明するが、Ｙモータ１７０についても同様である。
【００２０】
まず、Ｘモータ１５０を定電流で駆動する（Ｓｔｅｐ０１）。Ｘギアユニット１４０を介してノブ１０１がＸ方向に駆動され、Ｘポテンショメータ１２２から補正ＥＣＵ２００にノブ操作位置Ｘｐが出力される（Ｓｔｅｐ０２）。Ｘ方向に所定値まで駆動されたかどうかを判断し、所定のＸ範囲のデータを取得する（Ｓｔｅｐ０３）。
【００２１】
ここで、図６（ａ）に示すように、抵抗ムラデータ取得時における時間ｔとポテンショメータ出力（ノブ操作位置）Ｘｐの関係は、Ｘモータ１５０の有するトルクリップル等の影響により、所定の周期（Ｔ）で増減する特性となっている。すなわち、傾きをＫとして、Ｘｐ＝Ｋｔ＋Ａｓｉｎ（２πｔ／Ｔ）と表せる。このＸｐから、微分して速度Ｖｘを算出すると、Ｖｘ＝Ｋ＋Ｂｃｏｓ（２πｔ／Ｔ）となる。但し、Ｂ＝２πＡ／Ｔ。
【００２２】
補正ＥＣＵ２００により、Ｘモータ１５０の抵抗ムラを算出する（Ｓｔｅｐ０４）。上記のＸｐに対応するＶｘを求め、モータの抵抗ムラはＶｘに逆比例すると仮定して、図６（ｃ）に示すように、横軸Ｘ、縦軸抵抗ムラＲの関係が得られる。図６（ｃ）に示す抵抗ムラは、図６（ｂ）の速度信号を略位相反転した特性となる。尚、ゲインは、後述する表示ＥＣＵ３００で表示装置３１０に対応してスケール調整した補正データを作成するので、適宜設定しておけばよい。
【００２３】
上記の説明では、Ｘモータ１５０は所定の周期（Ｔ）で抵抗ムラを有するとしたが、一般に、Ｘモータ１５０を定電流で駆動し、このときのＸポテンショメータ１２２から出力Ｘｐとこれに基づく速度Ｖｘから、ノブ位置Ｘと速度Ｖｘを求めることができ、モータの抵抗ムラはＶｘに逆比例すると仮定することによりノブ位置Ｘと抵抗ムラＲの関係を図６（ｃ）のように求めることができる。
【００２４】
上記のように求められた抵抗ムラデータは、テーブル化され、記憶部２１０に記憶される（Ｓｔｅｐ０５）。
【００２５】
（補正ＥＣＵ２００及び表示ＥＣＵ３００での処理・制御）
図７に、ノブ操作に伴う補正ＥＣＵ２００及び表示ＥＣＵ３００の処理フローを示す。補正ＥＣＵ２００では、抵抗ムラデータによるカーソル表示データの補正制御、及び、各モータに対する操作抵抗の付与制御を行なう。また、表示ＥＣＵ３００は、補正ＥＣＵ２００からのカーソル表示データを表示装置３１０の表示範囲内に表示するための座標変換制御を行なう。
【００２６】
ノブ１０１が操作（Ｓｔｅｐ１１）されると、Ｘポテンショメータ１２２及びＹポテンショメータ１３３からそれぞれ操作位置Ｘ，Ｙが補正ＥＣＵ２００に入力される（Ｓｔｅｐ１２）。
【００２７】
補正ＥＣＵ２００において、操作位置Ｘ，Ｙをそれぞれ抵抗ムラデータで補正して、表示装置３１０上で滑らかにカーソル移動表示が行なわれるように補正制御を行なう（Ｓｔｅｐ１３）。操作位置Ｘ，Ｙと直近の操作位置との比、又は、差分（移動量）を図６（ｃ）に示したような記憶部２１０に記憶されている抵抗ムラデータに基づいて補正する。すなわち、抵抗ムラが大きい部分では同じノブ操作力に対するカーソル移動量が少ないため、ノブ操作に対するカーソル移動量を多く設定する補正が行なわれる。また、移動速度の比を上記抵抗ムラデータに基づいて補正する。すなわち、抵抗ムラが大きい部分では同じノブ操作力に対するカーソル移動速度が小さいため、ノブ操作に対するカーソル移動速度を大きく設定する補正が行なわれる。これにより、モータの抵抗ムラに関わらず滑らかなカーソル移動が可能となる。尚、一定以上の速度変化が予想される部分についての移動に対しては、一定のカーソル移動速度とすることができる。これにより、自然に近い違和感のないカーソル移動が可能となる。
【００２８】
Ｓｔｅｐ１３で補正されたカーソル表示データは、表示ＥＣＵ３００により、表示装置３１０の表示範囲内に表示するための座標変換を行なう（Ｓｔｅｐ１４）。ゼロ点調整及びスケール調整を行ない、この変換結果に基づいて表示装置３１０上にカーソル移動表示を行なう（Ｓｔｅｐ１５）。
【００２９】
一方、補正ＥＣＵ２００は、ノブ１０１の操作位置Ｘ，Ｙ、操作速度に応じて、補正なしで、Ｘモータ１５０及びＹモータ１７０にそれぞれ操作抵抗を付与する（Ｓｔｅｐ１６）。
【００３０】
ノブ１０１の操作が行なわれているか判断し、行なわれている場合はＳｔｅｐ１１に戻って繰り返してカーソル移動表示を行なう（Ｓｔｅｐ１７）。入力表示装置１が動作終了することにより上記一連の処理フローが終了する。
【００３１】
[本発明の実施の形態の効果]
上記示した本発明の実施の形態によれば以下のような効果を有する。
（１）抵抗ムラを有する操作デバイスの動作に対して、高級感のある滑らかなカーソル移動表示が可能となる。特に、回転モータの場合のトルクリップル等の大きな抵抗ムラに対しても簡単な補正制御により滑らかなカーソル移動表示が可能となる。
（２）回転モータ等のアクチュエータに抵抗ムラデータに基づいた力をフィードバックする方式もあるが、本実施の形態は、補正対象のカーソル移動を直接抵抗ムラデータに基づいて補正するので、簡単な構成により直接的な補正が可能である。
（３）補正により違和感のないカーソル移動表示が可能となる。例えば、図８は、表示装置３１０に表示されるカーソルの表示が改善される一例を示す。回転モータのトルクリップル、コギング等により周期的なカーソル移動表示がされていたものが、本実施の形態に係る入力表示装置１により、周期的なカーソル移動速度の変動が減少し、違和感のないカーソル移動表示が可能となる。
（４）ソフト的にカーソル移動表示を行なうので、アクチュエータとして低トルクリップルモータ等を使用する必要がなく、低コストで違和感のないカーソル移動表示が可能な入力表示装置が達成可能である。
【００３２】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る入力表示装置１のうち、入力操作デバイス１０の外観斜視図である。
【図２】図２は、入力操作デバイス１０のうち、ＸＹ操作ユニット１００の構成を示す外観斜視図である。
【図３】図３は、入力操作デバイス１０のうち、Ｘギアユニット１４０付近の構成を示す外観斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る入力表示装置１の全体構成ブロック図である。
【図５】図５は、電源投入時、又は、出荷時の抵抗ムラデータ取得を示すフローチャートである。
【図６】図６（ａ）は、抵抗ムラデータ取得時における時間ｔとポテンショメータ出力（ノブ操作位置）Ｘｐの関係、図６（ｂ）は、時間ｔと速度Ｖｘの関係、図６（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）から求めたノブ位置Ｘと抵抗ムラＲとの関係を示す図である。
【図７】図７は、ノブ操作に伴う補正ＥＣＵ２００及び表示ＥＣＵ３００の処理フローを示すフローチャートである。
【図８】図８は、表示装置３１０に表示されるカーソルの表示が改善される一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…入力表示装置、１０…入力操作デバイス、１１…カバー、１００…操作ユニット、１０１…ノブ、１１０…固定支持部、１１１…Ｘ軸支持部材、１２０…Ｘ揺動部、１２０ａ…長穴部、１２１…Ｘ回転軸、１２２…Ｘポテンショメータ、１３２…Ｙ回転軸、１３３…Ｙポテンショメータ、１４０…Ｘギアユニット、１４１…Ｘギア、１４２…中間ギア、１５０…Ｘモータ、１５１…Ｘモータギア、１６０…Ｙギアユニット、１７０…Ｙモータ、２００…補正ＥＣＵ
２１０…記憶部。３００…表示ＥＣＵ、３１０…表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノブを操作することにより移動して位置入力する入力操作ユニットと、
前記ノブの操作による操作位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部で検出した検出信号に基づいて前記ノブの操作状態をカーソル表示する表示部と、
前記位置検出部の検出信号に応じて前記ノブに操作抵抗を付与するアクチュエータと、
前記アクチュエータの抵抗ムラデータを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記アクチュエータの抵抗ムラに基づいて前記表示部に表示する表示データを補正する表示制御部と、
を有することを特徴とする入力表示装置。
【請求項２】
前記記憶部は、入力表示装置に電源が投入された時、又は、出荷時に、前記アクチュエータの抵抗ムラを前記位置検出部によって測定した結果に基づき、前記ノブの操作位置に対する前記アクチュエータの抵抗ムラデータを有していることを特徴とする請求項１に記載の入力表示装置。
【請求項３】
前記表示制御部は、前記記憶部の前記抵抗ムラデータに基づいて、前記位置検出部で検出した前記ノブの操作に対する表示データを補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の入力表示装置。
【請求項１】
ノブを操作することにより移動して位置入力する入力操作ユニットと、
前記ノブの操作による操作位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部で検出した検出信号に基づいて前記ノブの操作状態をカーソル表示する表示部と、
前記位置検出部の検出信号に応じて前記ノブに操作抵抗を付与するアクチュエータと、
前記アクチュエータの抵抗ムラデータを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記アクチュエータの抵抗ムラに基づいて前記表示部に表示する表示データを補正する表示制御部と、
を有することを特徴とする入力表示装置。
【請求項２】
前記記憶部は、入力表示装置に電源が投入された時、又は、出荷時に、前記アクチュエータの抵抗ムラを前記位置検出部によって測定した結果に基づき、前記ノブの操作位置に対する前記アクチュエータの抵抗ムラデータを有していることを特徴とする請求項１に記載の入力表示装置。
【請求項３】
前記表示制御部は、前記記憶部の前記抵抗ムラデータに基づいて、前記位置検出部で検出した前記ノブの操作に対する表示データを補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の入力表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−３３３３２（Ｐ２０１０−３３３３２Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９４９４３（Ｐ２００８−１９４９４３）
【出願日】平成２０年７月２９日（２００８．７．２９）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２９日（２００８．７．２９）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
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