入力装置
【課題】操作部の押込操作時に操作部の指示位置がずれることを抑制できる入力装置を提供する。
【解決手段】入力装置１は、本体部１０と、本体部１０に支持され、仮想面１０４に沿って移動可能かつ仮想面１０４に直交する方向に押込操作可能な操作ノブ１１と、仮想面１０４に沿った操作ノブ１１の移動位置を検出するエンコーダ１４１ｂ，１４２ｂと、操作ノブ１１に対する押込操作を検出するスイッチ１１３と、スイッチ１１３が操作ノブ１１に対する押込操作を検出したときの操作ノブ１１の移動位置を記憶し、操作ノブ１１が押込操作された状態では、スイッチ１１３が操作ノブ１１に対する押込操作を検出した後における操作ノブ１１の移動位置にかかわらず、記憶した操作ノブ１１の移動位置の情報を出力する出力手段２０３とを備える。
【解決手段】入力装置１は、本体部１０と、本体部１０に支持され、仮想面１０４に沿って移動可能かつ仮想面１０４に直交する方向に押込操作可能な操作ノブ１１と、仮想面１０４に沿った操作ノブ１１の移動位置を検出するエンコーダ１４１ｂ，１４２ｂと、操作ノブ１１に対する押込操作を検出するスイッチ１１３と、スイッチ１１３が操作ノブ１１に対する押込操作を検出したときの操作ノブ１１の移動位置を記憶し、操作ノブ１１が押込操作された状態では、スイッチ１１３が操作ノブ１１に対する押込操作を検出した後における操作ノブ１１の移動位置にかかわらず、記憶した操作ノブ１１の移動位置の情報を出力する出力手段２０３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、操作レバーの操作量や操作方向を検出して出力する手段を備えた入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の入力装置は、開口を有する外装板と、外装板の内方に配設されたスティックコントローラに揺動可能に支持された操作レバーと、操作ノブの揺動量および揺動方向を検出するエンコーダと、エンコーダからの検出信号をモニタに出力する出力手段と、外装板から突出する操作レバーの先端部に設けられた操作ノブとを備える。操作ノブは、その中立位置を基準として操作レバーの軸線方向にプッシュ及びプル操作可能とされていると共に、この操作ノブのプッシュ／プル操作によって第１および第２のプッシュスイッチを選択的にオン動作することができるように構成されている。
【０００３】
この入力装置によれば、モニタに表示されたカーソルを移動させ、モニタ上のメニューを選択して決定またはキャンセルするという動作を操作レバーの揺動操作と操作ノブのプッシュ／プル操作とにより連続的に行うことができるので、操作性を著しく高めることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３９８４５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、特許文献１に示す入力装置は、操作ノブのプッシュ／プル操作時に揺動方向へのブレが発生しやすく、誤操作や誤入力しやすいという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、操作部の押込操作時に操作部の位置がずれることを抑制できる入力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】
［１］本体部と、前記本体部に支持され、仮想面に沿って移動可能かつ前記仮想面に直交する方向に押込操作可能な操作部と、前記仮想面に沿った前記操作部の移動位置を検出する位置検出部と、前記操作部に対する押込操作を検出する押込操作検出部と、前記押込操作検出部が前記操作部に対する押込操作を検出したときの前記操作部の移動位置を記憶し、前記操作部が押込操作された状態では、前記押込操作検出部が前記操作部に対する押込操作を検出した後における前記操作部の移動位置にかかわらず、前記記憶した前記操作部の移動位置の情報を出力する出力手段とを備えた入力装置。
【０００８】
［２］前記出力手段は、前記操作部の押込操作が所定時間継続した場合に前記操作部の押込操作がされたことを示す情報を出力する前記［１］に記載の入力装置。
【０００９】
［３］前記押込操作検出部は、前記操作部に対する押込操作を検出した時に信号状態が変化する第１の出力信号と、前記押込操作が所定時間継続した場合に信号状態が変化する第２の出力信号とを出力し、前記出力手段は、前記第１の出力信号の信号状態が変化したときの前記操作部の移動位置を記憶し、前記操作部が押込操作された状態では前記記憶した前記操作部の位置情報を出力すると共に、前記第２の出力信号の信号状態が変化したときに前記操作部の押込操作がされたことを示す情報を出力する前記［１］又は［２］に記載の入力装置。
【００１０】
［４］前記押込操作検出部は、前記操作部の押込操作方向の移動量に応じた信号を出力し、前記出力手段は、前記操作部が押込操作方向へ所定量移動したときの前記位置検出部によって検出した前記操作部の移動位置を記憶し、前記操作部が押込操作された状態では前記記憶した前記操作部の位置情報を出力すると共に、前記操作部が前記押込操作方向へさらに移動したときに前記操作部の押込操作がされたことを示す情報を出力する前記［１］に記載の入力装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、操作部の押込操作時に操作部の指示位置がずれることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る入力装置が搭載された車両の車室内を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る入力装置の機械的な構成の概要を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る表示部に表示された選択ボタンが配列された５０音入力画面（メニュー画面の一例）であり、（ｂ）はメニュー画面のＡ−Ａ部分に対応するＸ位置とＸ方向の反力レベルの関係を示す力覚パターン例であり、（ｃ）はメニュー画面のＢ―Ｂ部分に対応するＹ位置とＹ方向の反力レベルの関係を示す力覚パターン例である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ信号処理回路及びその周辺の回路構成例を示す回路図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチがオンしたときの各種信号波形、及び操作ノブの位置の変化を示すグラフであり、（ａ）はスイッチの出力信号の波形、（ｂ）はＬＰＦの出力信号の波形、（ｃ）は第１の出力信号の波形、（ｄ）は第２の出力信号の波形、（ｅ）は操作ノブのｘ軸座標の変化をそれぞれ示す。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態に係る入力装置の動作順序の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る入力装置のノブシャフトの先端部及びその周辺部の断面図であり、（ｂ）は遮光板と、発光素子及び受光素子との位置関係を示す図であり、（ｃ）は操作ノブに対して押込操作がされた際の受光素子の出力信号の波形を示し、（ｄ）は受光素子の出力信号の変化に対応した操作ノブのｘ軸座標の変化を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る入力装置１が搭載された車両の車室内を示す。車室内には、ユーザの一例としての運転者が着座する運転席９０の左方にセンターコンソール９１が配置され、センターコンソール９１の前方にインスツルメントパネル９２が配置されている。
【００１４】
インスツルメントパネル９２には、運転席９０に着座した運転者から視認可能な位置に、表示装置３が嵌め込まれている。また、センターコンソール９１には、運転者が手部（右ハンドルの場合には左手）によって操作可能な位置に入力装置１が配置されている。
【００１５】
入力装置１は、センターコンソール９１に固定された本体部１０と、本体部１０に対して移動可能に支持された操作部としての操作ノブ１１と、操作ノブ１１の周辺部を覆うカバー１２とを有している。操作ノブ１１は、運転者による操作によって本体部１０に対して水平方向に移動可能である。また、入力装置１は、操作ノブ１１の本体部１０に対する位置の情報を表示装置３に送信するように構成されている。
【００１６】
表示装置３は、液晶ディスプレイ等の表示部３ａに例えば空調装置の温度設定やカーナビゲーションシステムの操作等を行うためのメニュー画面を表示し、このメニュー画面に重ねて、操作ノブ１１の移動に伴って表示位置が変化するポインタを表示する。表示装置３は、メニュー画面の複数のメニュー項目のうち、運転者の操作によって選択されたメニュー項目に応じた処理を行うように構成されている。
【００１７】
図２（ａ）は、入力装置１の機械的な構成の概要を示す斜視図である。入力装置１は、本体部１０に固定されたベース１００に設けられた支持駆動機構１０１を有している。支持駆動機構１０１は、操作ノブ１１を本体部１０に対して移動可能及び駆動可能に支持している。
【００１８】
操作ノブ１１の下部（本体部１０側）には、円柱状のノブシャフト１１０の一端部が取り付けられている。ノブシャフト１１０は、その一端部がベース１００を覆うように設けられたカバー１２（図１参照）に形成された開口部から外方に突出している。
【００１９】
ベース１００には、互いに直交するように配置されたＸキャリッジ１２１及びＹキャリッジ１２２がベース１００に対して移動可能に支持されている。
【００２０】
Ｘキャリッジ１２１は、その長手方向の両端部が一対のＸ軸スライドガイド１３１，１３１に支持され、図２に示すｘ軸方向にスライド可能である。また、Ｘキャリッジ１２１は、図２に示すｙ軸方向に延びるように形成された長孔１２１ａを有し、長孔１２１ａをノブシャフト１１０が貫通している。
【００２１】
Ｘキャリッジ１２１の一端部には、Ｘ軸スライドガイド１３１にスライド可能に支持された部位にギヤ部１２１ｂが形成されている。ギヤ部１２１ｂは、ベース１００に固定されたＸ軸モータ１４１の回転軸に設けられたピニオンギヤ１４１ａと噛み合わされている。
【００２２】
Ｘ軸モータ１４１は、その回転軸の回転に応じてパルス信号を出力する位置検出部の一例としてのエンコーダ１４１ｂを有している。エンコーダ１４１ｂは、回転軸が所定の角度（例えば１°）回転する毎にパルス信号を出力する。
【００２３】
Ｙキャリッジ１２２は、その長手方向の両端部が一対のＹ軸スライドガイド１３２，１３２に支持され、Ｘキャリッジ１２１の上側でｙ軸方向にスライド可能である。また、Ｙキャリッジ１２２は、ｘ軸方向に延びるように形成された長孔１２２ａを有し、長孔１２２ａをノブシャフト１１０が貫通している。
【００２４】
Ｙキャリッジ１２２の一端部には、Ｙ軸スライドガイド１３２にスライド可能に支持された部位にギヤ部１２２ｂが形成されている。ギヤ部１２２ｂは、ベース１００に固定されたＹ軸モータ１４２の回転軸に設けられたピニオンギヤ１４２ａと噛み合わされている。
【００２５】
Ｙ軸モータ１４２は、Ｘ軸モータ１４１と同様に、所定の角度回転するごとにパルス信号を出力する位置検出部の一例としてのエンコーダ１４２ｂを有している。Ｘ軸モータ１４１及びＹ軸モータ１４２は、操作ノブ１１に反力を付与するアクチュエータの一例である。Ｘ軸モータ１４１及びＹ軸モータ１４２は、例えばＤＣモータやステッピングモータにより構成される。
【００２６】
Ｘ軸モータ１４１の回転トルクによりＸキャリッジ１２１がｘ軸方向に移動すると、長孔１２１ａの内面がノブシャフト１１０の外周面に押し当てられる。また、Ｙ軸モータ１４２の回転トルクによりＹキャリッジ１２２がｙ軸方向に移動すると、長孔１２２ａの内面がノブシャフト１１０の外周面に押し当てられる。この構成により、Ｘ軸モータ１４１及びＹ軸モータ１４２によって、それらの回転トルクに応じた方向及び大きさの反力をノブシャフト１１０を介して操作ノブ１１に付与することが可能となっている。
【００２７】
また、運転者が操作ノブ１１をｘ軸方向及びｙ軸方向に移動させると、その移動量に応じてノブシャフト１１０がＸキャリッジ１２１及びＹキャリッジ１２２を移動させ、Ｘ軸モータ１４１及びＹ軸モータ１４２が回転する。Ｘ軸モータ１４１及びＹ軸モータ１４２の回転に伴ってエンコーダ１４１ｂ及びエンコーダ１４２ｂからパルス信号が出力されるので、このパルス信号に基づいて操作ノブ１１の位置の検出が可能である。
【００２８】
ノブシャフト１１０、Ｘキャリッジ１２１、Ｙキャリッジ１２２、Ｘ軸スライドガイド１３１，１３１、Ｙ軸スライドガイド１３２，１３２、Ｘ軸モータ１４１、及びＹ軸モータ１４２は、支持駆動機構１０１を構成する。
【００２９】
図２（ｂ）は、ノブシャフト１１０及びその支持構造の一例を示す一部断面図である。ノブシャフト１１０は、球面軸受１０３に揺動可能に支持された揺動部材１１１に保持され、揺動部材１１１の揺動中心を中心点とする球面状の仮想面１０４に沿った全ての方向（例えば矢印Ａの方向）に揺動可能である。また、ノブシャフト１１０は、その先端部１１０ａが揺動部材１１１の有底円筒状の保持部１１１ａの内面に保持され、揺動部材１１１の揺動中心に向かって、仮想面１０４に直交する方向（矢印Ｂの方向）に沿って移動可能である。
【００３０】
揺動部材１１１の保持部１１１ａの穴の底部には、第１接点１１３ａと第２接点１１３ｂとを有する押込操作検出部としてのスイッチ１１３が設けられている。第１接点１１３ａは、保持部１１１ａの穴の底部に面したノブシャフト１１０の先端部１１０ａに設けられている。また、第２接点１１３ｂは、保持部１１１ａの穴の底部に設けられている。
【００３１】
ノブシャフト１１０は、揺動部材１１１の保持部１１１ａの穴の内部に配置されたコイルバネ等の弾性部材１１２によって、保持部１１１ａから抜け出す方向に弾性的に押し付けられている。なお、ノブシャフト１１０は図略の抜け止め部材によって揺動部材１１１の保持部１１１ａから抜け出さないように軸方向の移動が規制されている。
【００３２】
スイッチ１１３の第１接点１１３ａと第２接点１１３ｂとは、運転者が操作ノブ１１を揺動部材１１１に向かう方向（本体部１０の方向）に押し込む押込操作を行ったときに電気的に接触し、運転者が操作ノブ１１を離すと弾性部材１１２の伸張力によって離間して、非接触状態に戻るように構成されている。
【００３３】
図３は、入力装置１の制御ユニット２の機能構成を示す機能ブロック図である。制御ユニット２は、入力装置１の本体部１０の内部に配置され、入力装置１の各部を制御する。
【００３４】
制御ユニット２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等からなる制御部２０と、制御部２０の制御プログラム２１０や、後述する力覚パターン２１１の情報等を記憶する記憶素子からなる記憶部２１と、Ｘ軸モータ１４１及びＹ軸モータ１４２に電力を供給する駆動回路２２と、スイッチ１１３の信号に応じて信号状態が変化する第１の出力信号、及び第１の出力信号に遅れて信号状態が変化する第２の出力信号を出力するスイッチ信号処理回路２３と、表示装置３との通信を行う通信部２４とを有して構成されている。
【００３５】
制御部２０は、記憶部２１に記憶された制御プログラム２１０に基づいて動作することにより、位置検出手段２０１、モータ駆動制御手段２０２、出力手段２０３として機能する。
【００３６】
位置検出手段２０１は、Ｘ軸モータ１４１のエンコーダ１４１ｂ、及びＹ軸モータ１４２のエンコーダ１４２ｂからのパルス信号をそれぞれカウントし、操作ノブ１１のｘ軸方向の位置及びｙ軸方向の位置を検出する。
【００３７】
モータ駆動制御手段２０２は、位置検出手段２０１が検出した操作ノブ１１のｘ軸方向の位置及びｙ軸方向の位置の情報に応じて操作ノブ１１を押し付ける力（反力）を発生させるように駆動回路２２に駆動信号を出力する。駆動回路２２は、この駆動信号に応じてＸ軸モータ１４１及びＹ軸モータ１４２に電力を供給するスイッチング素子を動作させ、Ｘ軸モータ１４１及びＹ軸モータ１４２に電力を供給する。つまり、モータ駆動制御手段２０２は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式でＸ軸モータ１４１及びＹ軸モータ１４２のモータ電流を調節し、出力トルクを制御する。
【００３８】
出力手段２０３は、位置検出手段２０１が検出した操作ノブ１１の位置の情報、及びスイッチ信号処理回路２３から取得したスイッチ１１３のオン又はオフを示す情報を通信部２４に出力し、表示装置３へ送信する。また、出力手段２０３は、スイッチ信号処理回路２３の第１の出力信号が変化したときの操作ノブ１１の位置の情報を記憶し、操作ノブ１１が押込操作された状態では、その後に操作ノブ１１が仮想面１０４に沿って移動しても、記憶した操作ノブ１１の位置の情報を出力する。つまり、スイッチ１１３がオンした状態で操作ノブ１１がｘ軸方向，ｙ軸方向に移動すると、実際の操作ノブ１１の位置とは異なる位置の情報が表示装置３へ送信される。
【００３９】
図４（ａ）は、表示装置３の表示部３ａに表示された複数の表示オブジェクトとしての選択ボタンを含む５０音入力画面（メニュー画面の一例）である。図４（ａ）において、図面左上に原点Ｏをとり、右方向にＸ軸、下方向にＹ軸とする。操作ノブ１１の本体部１０に対するｘ軸方向及びｙ軸方向の可動範囲（ストローク）は、表示部３ａの表示画面のＸ軸方向及びＹ軸方向の幅に対応している。
【００４０】
図４（ｂ）は、メニュー画面のＡ−Ａ部分に対応するＸ位置とＸ方向の反力レベルの関係を示す力覚パターンの例であり、図４（ｃ）は、メニュー画面のＢ―Ｂ部分に対応するＹ位置とＹ方向の反力レベルの関係を示す力覚パターンの例である。
【００４１】
この力覚パターンのデータは、記憶部２１に力覚パターン２１１として記憶されている。また、この力覚パターンは、メニュー画面に対応して設定された、操作ノブ１１を介して運転者に操作感（力覚）を付与するための反力パターンを定義するための２次元データプロファイルである。より具体的には、力覚パターン２１１には、メニュー画面に対応してＸ方向及びＹ方向の位置と反力レベルＦとの関係が定義されている。
【００４２】
図４（ａ）に示すように、表示部３ａには、メニュー画面の一例として、５０音それぞれに対応した複数の選択ボタン３２が配列された５０音入力画面が表示される。この５０音入力画面は、例えばカーナビゲーションの目的地を文字入力する場合に表示される。それぞれの選択ボタン３２は、ポインタ３０の指示位置（矢印先端部）がその表示領域に含まれる状態でスイッチ１１３がオン状態となったときに、運転者に選択されたものと判断される。
【００４３】
図４（ｂ）に示すように、Ｘ方向について、各々の選択ボタン３２のそれぞれの左側エッジ領域（Ｘ１、Ｘ３、・・・・、Ｘ２３）から各選択ボタン３２の表示領域の中心部までの領域では、中心方向へポインタ３０を引込むように、マイナス値の反力レベルＦｘｍ（右方向）の力覚パターンが設定されている。一方、各々の選択ボタン３２のそれぞれの右側エッジ領域（Ｘ２、Ｘ４、・・・・、Ｘ２４）から各中心部までの領域では、中心方向へポインタ３０を引込むように、プラス値の反力レベルＦｘｐ（左方向）の力覚パターンが設定されている。
【００４４】
モータ駆動制御手段２０２は、このように設定された力覚パターン２１１の情報に基づいて駆動回路２２に駆動信号を出力してＸ軸モータ１４１を制御し、支持駆動機構１０１によって操作ノブ１１に反力を作用させる。これにより、運転者は、操作ノブ１１を操作する際に、各々の選択ボタン３２のＸ中心方向へ引き込まれる操作感を感得する。
【００４５】
図４（ｃ）に示すように、Ｙ方向についても、各々の選択ボタン３２のそれぞれの上側エッジ領域（Ｙ１、Ｙ３、・・・・、Ｙ１１）から各中心部までの領域では、中心方向へポインタ３０を引込むために反力レベルＦｙｍがマイナス値（下方向）に力覚パターンが設定されている。一方、各々の選択ボタン３２のそれぞれの下側エッジ領域（Ｙ２、Ｙ４、・・・・、Ｙ１２）から各中心部までの領域では、中心方向へポインタ３０を引込むために反力レベル値Ｆｙｐがプラス値（上方向）に力覚パターンが設定されている。
【００４６】
モータ駆動制御手段２０２は、このように設定された力覚パターン２１１の情報に基づいて駆動回路２２に駆動信号を出力してＹ軸モータ１４２を制御し、支持駆動機構１０１によって操作ノブ１１に反力を作用させる。これにより、運転者は、操作ノブ１１を操作する際に、各々の選択ボタン３２のＹ中心方向へ引き込まれる操作感を感得する。なお、急激な操作感の変化を緩和するために、上記の力覚パターンは図示したように台形状に設定されているが、鋭角状、矩形状でもよく、また、角部を曲線状にした力覚パターン等でもよい。
【００４７】
図５は、スイッチ信号処理回路２３及びその周辺の回路構成例を示す回路図である。スイッチ信号処理回路２３は、スイッチ１１３の信号を入力信号とし、この入力信号の信号状態の変化に応じて信号状態が変化する第１の出力信号と、スイッチ１１３が所定時間継続してオン状態であった場合に、第１の出力信号に遅れて信号状態が変化する第２の出力信号とを出力する。
【００４８】
より具体的には、スイッチ信号処理回路２３は、入力信号の高周波成分を遮断して低周波成分を通過させる低域通過濾波器であるＬＰＦ（Low Pass Filter）２３１と、ＬＰＦ２３１の出力信号を入力するシュミットトリガインバータ２３２と、ＬＰＦ２３１を通過する前の信号を入力するインバータ２３３とを有して構成されている。インバータ２３３は第１の出力信号を制御部２０の第１の入力ポート２０ａに出力し、シュミットトリガインバータ２３２は第２の出力信号を制御部２０の第２の入力ポート２０ｂに出力する。
【００４９】
スイッチ信号処理回路２３の入力信号は、スイッチ１１３の第２接点１１３ｂの電位に応じて電圧レベルが変化する。第２接点１１３ｂにはプルダウン抵抗１１３ｃが接続され、第１接点１１３ａとの接触がない状態では、プルダウン抵抗１１３ｃによって第２接点１１３ｂの電位が基準電圧（０Ｖ）にされている。また、第１接点１１３ａは制御部２０の電源（ＶＣＣ）に接続されており、スイッチ１１３がオン状態（第１接点１１３ａと第２接点１１３ｂとが接触した状態）になると、第２接点１１３ｂの電位が制御部２０の電源電圧（例えば５Ｖ）と同電位になる。
【００５０】
図６は、スイッチ１１３がオンしたときの各種信号波形、及び操作ノブ１１の位置の変化を示すグラフであり、（ａ）はスイッチ１１３の出力信号の波形、（ｂ）はＬＰＦ２３１の出力信号の波形、（ｃ）はインバータ２３３が出力する第１の出力信号の波形、（ｄ）はシュミットトリガインバータ２３２出力する第２の出力信号の波形、（ｅ）は操作ノブ１１のｘ軸座標の変化をそれぞれ示す。
【００５１】
図６（ａ）に示すように、時刻ｔ１でスイッチ１１３がオンすると、スイッチ１１３の出力信号の電圧レベル（第２接点１１３ｂの電位）が高くなり、時刻ｔ２でインバータ２３３の信号が反転する基準電位ＶＳＨを越えた後にオーバーシュートし、振動の振幅を徐々に減少させながら一定の電位に収束する。
【００５２】
インバータ２３３の出力信号は、図６（ｃ）に示すように、時刻ｔ２でＨｉからＬｏｗに信号状態が変化し、その後、スイッチ１１３の出力信号の電圧レベルが基準電位ＶＳＨよりも高い状態から低い状態になったときにＬｏｗからＨｉに変化し、スイッチ１１３の出力信号の電圧レベルが基準電位ＶＳＨよりも低い状態から高い状態になったときにＨｉからＬｏｗに変化する。つまり、インバータ２３３は、スイッチ１１３のオン状態をローアクティブで出力し、インバータ２３３の出力信号は、スイッチ１１３の出力信号の電圧レベルの振動によって一旦Ｌｏｗとなった後にＨｉとなることを繰り返すチャタリング現象が発生する。
【００５３】
また、図６（ｂ）に示すように、ＬＰＦ２３１の出力は、時刻ｔ１の後に緩やかに電圧レベルが上昇する。ＬＰＦ２３１の時定数は、スイッチ１１３がオン状態となった時にＬＰＦ２３１の出力信号の電圧レベルが単調に増加するように設定されている。
【００５４】
シュミットトリガインバータ２３２の出力信号は、図６（ｄ）に示すように、ＬＰＦ２３１の出力信号の電圧レベルが閾値ＶＳＨを超えた時刻ｔ３でＨｉからＬｏｗに信号状態が変化し、チャタリング現象が発生することはない。シュミットトリガインバータ２３２の出力信号は、スイッチ１１３のオン状態が継続した場合に、インバータ２３３の出力信号の信号状態の変化よりも所定時間（例えば０．１秒）遅れて信号状態がＨｉからＬｏｗに変化する。つまり、シュミットトリガインバータ２３２は、インバータ２３３と同様に、スイッチ１１３のオン状態をローアクティブで出力する。
【００５５】
以下の説明では、インバータ２３３の出力信号、及びシュミットトリガインバータ２３２の出力信号がＬｏｗである状態をオン、Ｈｉである状態をオフという。
【００５６】
また、運転者が操作ノブ１１を押込操作する際には、操作ノブ１１に力が加わることにより、運転者が意図しない仮想面１０４に沿った方向の操作ノブ１１の移動が発生する場合がある。図６（ｅ）に示す例では、時刻ｔ１では操作ノブ１１のｘ軸座標がｘ０であり、時刻ｔ２ではｘ軸座標がｘ１となっている。また、時刻ｔ３では操作ノブ１１のｘ軸座標がｘ２となっている。
【００５７】
出力手段２０３は、インバータ２３３が出力する第１の出力信号が最初にオフからオンに変化した時刻ｔ２における位置検出手段２０１が検出した操作ノブ１１の位置の情報を記憶し、その後にスイッチ１１３がオンしたままで操作ノブ１１の位置が変化しても、時刻ｔ２において記憶した操作ノブ１１の位置の情報を出力する。これにより、時刻ｔ３で操作ノブ１１のｘ軸座標がｘ２となっても、表示装置３には時刻ｔ２において記憶した操作ノブ１１の位置の情報が送信される。
【００５８】
（入力装置１の動作）
次に、入力装置１の制御部２０の動作について、図７を用いて説明する。
図７は、入力装置１の動作順序の一例を示すフローチャートである。
【００５９】
位置検出手段２０１は、Ｘ軸モータ１４１のエンコーダ１４１ｂ、及びＹ軸モータ１４２のエンコーダ１４２ｂからの出力信号の状態の変化に応じて、これらエンコーダ１４１ｂ，１４２ｂのパルス信号のカウント値をカウントアップ又はカウントダウンする。なお、カウント値は入力装置１への電源投入時に行われる原位置検出動作時に初期化されている。そして、位置検出手段２０２は、エンコーダ１４１ｂ，１４２ｂのパルス信号のカウント値に応じて操作ノブ１１の移動位置を示すｘ軸座標及びｙ軸座標を検出する（Ｓｔｅｐ１）。
【００６０】
次に、出力手段２０３は、スイッチ信号処理回路２３のインバータ２３３が出力する第１の出力信号がオン状態であるか否かを判定する（Ｓｔｅｐ２）。
【００６１】
第１の出力信号がオン状態でない場合（Ｓｔｅｐ２：Ｎｏ）、出力手段２０３は、位置検出手段２０２がＳｔｅｐ１で検出した操作ノブ１１の移動位置の情報を出力し（Ｓｔｅｐ３）、Ｓｔｅｐ１に処理を戻す。
【００６２】
一方、第１の出力信号がオン状態である場合（Ｓｔｅｐ２：Ｙｅｓ）、出力手段２０３は、タイマを起動し（Ｓｔｅｐ４）、位置検出手段２０２がＳｔｅｐ１で検出した操作ノブ１１の移動位置の情報を記憶部２１に記憶する（Ｓｔｅｐ５）。
【００６３】
次に、出力手段２０３は、Ｓｔｅｐ５で記憶した操作ノブ１１の移動位置の情報を出力し（Ｓｔｅｐ６）、スイッチ信号処理回路２３のシュミットトリガインバータ２３２が出力する第２の出力信号がオン状態であるか否かを判定する（Ｓｔｅｐ７）。
【００６４】
第２の出力信号がオン状態である場合（Ｓｔｅｐ７：Ｙｅｓ）、出力手段２０３は、操作ノブ１１が押込操作されたことを示すオン信号を出力する（Ｓｔｅｐ８）。このオン信号は、通信部２４によって表示装置３に送信される。
【００６５】
一方、第２の出力信号がオン状態でない場合（Ｓｔｅｐ７：Ｎｏ）、出力手段２０３は、操作ノブ１１が押込操作されていないことを示すオフ信号を出力する（Ｓｔｅｐ９）。このオフ信号は、通信部２４によって表示装置３に送信される。
【００６６】
また、出力手段２０３は、Ｓｔｅｐ９の処理に続いて、Ｓｔｅｐ４で起動したタイマの起動後の経過時間を示すタイマ値が所定の閾値（例えば０．２秒）以下かを判定する（Ｓｔｅｐ１０）。
【００６７】
タイマ値が閾値以下の場合（Ｓｔｅｐ１０：Ｙｅｓ）、出力手段２０３は処理をＳｔｅｐ６に戻す。また、タイマ値が閾値以下でない場合（Ｓｔｅｐ１０：Ｎｏ）、出力手段２０３は処理をＳｔｅｐ１に戻す。
【００６８】
以上の処理により、運転者が操作ノブ１１の押込操作を行った際には、まず第１の出力信号がオンし、その時点での操作ノブ１１の位置の情報がＳｔｅｐ５で記憶される。その後、押込操作が継続すると、第２の出力信号がオンし、Ｓｔｅｐ６からＳｔｅｐ８の処理が繰り返し実行され、操作ノブ１１の位置情報の更新が行われずにＳｔｅｐ５で記憶された操作ノブ１１の位置の情報が出力される。
【００６９】
また、第１の出力信号がオンした後に所定の閾値の時間が経過しても第２の出力信号がオンしない場合には、Ｓｔｅｐ１に処理が戻されるので、位置検出手段２０１が操作ノブ１１の位置を検出する。このような処理は、例えば運転者の誤操作によって瞬間的にスイッチ１１３がオンした場合等に発生し得る。つまり、第１の出力信号は操作ノブ１１の押込操作の初期段階でオンし、第２の出力信号は押込操作がされたことが確定した確定段階でオンする。
【００７０】
なお、Ｓｔｅｐ１０の判定の所定の閾値は、操作ノブ１１の押込状態が継続した場合に第１の出力信号がオンしてから第２の出力信号がオンするまでの時間よりも長い時間に設定されている。
【００７１】
（第１の実施の形態の効果）
このように、本実施の形態に係る入力装置１によれば、運転者が操作ノブ１１を押込操作したときの操作ノブ１１の位置を記憶し、その後に押込操作がされたまま操作ノブ１１が移動してｘ軸座標及びｙ軸座標が変化しても、表示装置３に送信される操作ノブの位置の情報は変化しない。よって、運転者が操作ノブ１１の押込操作を行った際に操作ノブ１１の位置がずれても、表示装置３の表示部３ａに表示されるポインタ３０の位置は変化せず、運転者が意図しない選択ボタン３２が選択されてしまうことが抑制される。
【００７２】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る入力装置について説明する。本実施の形態に係る入力装置も、第１の実施の形態に係る入力装置１と同様に、操作ノブ１１、支持駆動機構１０１、及び制御ユニット２等から構成されるが、操作ノブ１１に対する押込操作を検出する押込操作検出部の構成、及び制御部２０の出力手段２０３の処理内容が第１の実施の形態とは異なっている。
【００７３】
図８（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る入力装置１のノブシャフト１１０の先端部の断面図である。
【００７４】
図８（ａ）に示すように、ノブシャフト１１０の先端部１１０ａには、揺動部材１１１の保持部１１１ａの穴の底部に面した部位に板状の遮光板１１４が設けられている。遮光板１１４は、ノブシャフト１１０の軸方向移動に伴って移動し、その先端部には、ノブシャフト１１０の軸方向に対して傾斜した傾斜部１１４ａが形成されている。
【００７５】
遮光板１１４の一側面側には、保持部１１１ａの穴の底部で揺動部材１１１に固定されたＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子１１５が配置されている。また、ノブシャフト１１０は、揺動部材１１１の保持部１１１ａの穴の内部に配置されたコイルバネ等の弾性部材１１２によって、保持部１１１ａから抜け出す方向に弾性的に押し付けられている。
【００７６】
図８（ｂ）は、遮光板１１４と、発光素子１１５と、揺動部材１１１に発光素子１１５と対向して設けられた受光素子１１６との位置関係を示す図である。この図に示すように、遮光板１１４は、ノブシャフト１１０の軸方向の移動によって、発光素子１１５から発してフォトトランジスタ等の受光素子１１６に受光される光を遮光し得るように配置されている。
【００７７】
より詳細には、遮光板１１４は、ノブシャフト１１０が揺動部材１１１から最も離間した状態（押込操作がされていない状態）では発光素子１１５の光を遮光しない。この状態から押込操作がされて遮光板１１４の傾斜部１１４ａが発光素子１１５と受光素子１１６との間の空間に進入することにより、遮光板１１４が揺動部材１１１の保持部１１１ａの穴の底部に近づくにつれて徐々に発光素子１１５の光を遮光する。そして、ノブシャフト１１０が揺動部材１１１に突き当たるまで移動した状態（押込操作が完了した状態）では、遮光板１１４が発光素子１１５の光のほとんどを遮光する。つまり、操作ノブ１１の押込操作方向の移動量に応じて発光素子１１５の光を遮光板１１４が遮光する割合が変化し、受光素子１１６の電流が変化する。
【００７８】
受光素子１１６のコレクタと制御部２０の電源との間には抵抗１１６ａが接続され、受光素子１１６のコレクタが出力端子１１６ｂに接続されている。出力端子１１６ｂから出力される受光素子１１６の出力信号は、ＡＤ変換器によってアナログ信号からデジタル信号に変換され、制御部２０に入力される。
【００７９】
図８（ｃ）は、操作ノブ１１に対して押込操作がされた際の受光素子１１６の出力信号の波形を示し、図８（ｄ）は受光素子１１６の出力信号の変化に対応した操作ノブ１１のｘ軸座標の変化を示す。
【００８０】
図８（ｃ）に示すように、時刻ｔ１で押込操作が開始されると、受光素子１１６の出力信号の電圧レベルが徐々に上昇し、時刻ｔ２で第１の閾値ＶＳＨ１となり、時刻ｔ３で第２の閾値ＶＳＨ２となる。換言すれば、受光素子１１６の出力信号は、押込操作されていない状態から所定量移動した押込操作の初期段階で第１の閾値ＶＳＨ１となり、その後さらに揺動部材１１１に向かってノブシャフト１１０が移動して、操作ノブ１１が押込操作されたことが確定した確定段階で第２の閾値ＶＳＨ２となる。
【００８１】
制御部２０は、第１の実施の形態におけるスイッチ信号処理回路２３（図３参照）の出力信号に替えて受光素子１１６の出力信号がＡＤ変換された信号に基づいて処理を行う他は、第１の実施の形態について図７で説明したフローチャートと同様の手順で処理を実行する。すなわち、Ｓｔｅｐ２で受光素子１１６の出力信号が第１の閾値ＶＳＨ１以上か否かを判定し、この判定の結果が是（Ｙｅｓ）であればＳｔｅｐ４に処理を移行し、否（Ｎｏ）であればＳｔｅｐ３の処理を行う。
【００８２】
また、Ｓｔｅｐ７で受光素子１１６の出力信号が第２の閾値ＶＳＨ２以上か否かを判定し、この判定の結果が是（Ｙｅｓ）であればＳｔｅｐ８に処理を移行し、否（Ｎｏ）であればＳｔｅｐ９に処理を移行する。Ｓｔｅｐ８では受光素子１１６の出力信号が第２の閾値ＶＳＨ２以上であることを以ってオン信号を出力し、受光素子１１６の出力信号が第２の閾値ＶＳＨ２以上でない場合にはＳｔｅｐ９でオフ信号を出力する。これ以外の処理は図７を用いて説明した処理と同様である。
【００８３】
この処理により、操作ノブ１１のｘ軸座標が図８（ｄ）に示す時刻ｔ１におけるｘ０から時刻ｔ２におけるｘ１に変化したときに操作ノブ１１の仮想面１０４に沿った移動位置が記憶部２１に記憶され、その後、操作ノブ１１の押込操作が継続した場合には、操作ノブ１１の移動位置にかかわらず、時刻ｔ３において操作ノブ１１のｘ軸座標がｘ２まで変化しても、時刻ｔ２における操作ノブ１１の位置の情報が表示装置３に送信される。
【００８４】
（第２の実施の形態の効果）
このように、本実施の形態に係る入力装置１によれば、運転者が操作ノブ１１を所定量押込操作したときの操作ノブ１１の位置を記憶し、その後さらに操作ノブ１１が押込操作方向に移動して操作ノブ１１のｘ軸座標及びｙ軸座標が変化しても、表示装置３に送信される操作ノブ１１の位置の情報は変化しない。よって、運転者が操作ノブ１１の押込操作を行う過程で操作ノブ１１の位置がずれても、表示装置３の表示部３ａに表示されるポインタ３０の位置は変化せず、運転者が意図しない選択ボタン３２が選択されてしまうことが抑制される。
【００８５】
[第３の実施の形態]
次に、本発明の第３の実施の形態に係る入力装置について説明する。本実施の形態に係る入力装置も、第１の実施の形態に係る入力装置１と同様に、操作ノブ１１、支持駆動機構１０１、及び制御ユニット２等から構成されるが、制御ユニット２のスイッチ信号処理回路２３の構成、及び出力手段２０３の処理内容が第１の実施の形態とは異なっている。
【００８６】
本実施の形態に係るスイッチ信号処理回路２３は、第２接点１１３ｂに接続されたインバータ２３３を有し、インバータ２３３の出力は制御部２０の第１のポート２０ａに入力されるが、ＬＰＦ２３１及びシュミットトリガインバータ２３２は備えていない。
【００８７】
また、本実施の形態に係る、出力手段２０３は、第１のポート２０ａの入力信号がオンしたときの操作ノブ１１の位置の情報を記憶し、この入力信号がオンした状態では、記憶した操作ノブ１１の位置の情報を出力する。また、出力手段２０３は、第１のポート２０ａの入力信号がオンしたときにタイマを起動し、タイマの起動時から所定時間（例えば、０．１秒）入力信号がオンし続けた場合に操作ノブ１１が押込操作されたことを示すオン信号を出力する。つまり、第２の出力信号に相当する信号をソフトウェア的に発生させる。
【００８８】
本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、ＬＰＦ２３１及びシュミットトリガインバータ２３２を省略することができ、入力装置１の小型化及び低コスト化が可能となる。
［他の実施の形態］
以上、本発明に好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で例えば以下に示すような種々の変形が可能である。
【００８９】
上記各実施の形態では、操作ノブ１１が揺動部材１１１の揺動中心を支点として揺動するように構成したが、これに限らず、操作ノブ１１が本体部１０に対して水平方向の平面に沿って移動するように構成してもよい。この場合、スイッチ１１３を操作ノブ１１と本体部１０との間のいずれかの部位に設けることができる。
【００９０】
また、上記第１及び第３の実施の形態では、インバータ２３３が出力する第１の出力信号が最初にオンした時刻における操作ノブ１１の位置の情報を記憶するようにしたが、これに限らない。例えば、第１の出力信号のサンプリングを所定の時間間隔で繰り返し行い、複数回連続してオン状態であった場合にオン判定を確定し、そのときの操作ノブ１１の位置の情報を記憶するようにしてもよい。またさらに、上記第１又は第３の実施の形態における第２の出力信号のオン判定は、複数回のサンプリングで連続してオン状態であったときにオン判定を確定するようにしてもよく、その場合の第１の出力信号のオン判定は、オン状態を検出した最初のサンプリングでオン判定を確定してもよい。なお、第１又は第２の出力信号のオフ判定を行う場合も同様である。
【００９１】
また、上記第２の実施の形態では、受光素子１１６の出力信号が第１の閾値ＶＳＨ１以上であると判定した場合に操作ノブ２の位置の情報を記憶するようにしたが、受光素子１１６の出力信号の複数回のサンプリングで連続して第１の閾値ＶＳＨ１以上であった場合に操作ノブ２の位置の情報を記憶するようにしてもよい。同様に、上記第２の実施の形態では、受光素子１１６の出力信号が第２の閾値ＶＳＨ２以上であると判定した場合にオン信号を出力するようにしたが、受光素子１１６の出力信号の複数回のサンプリングで連続して第２の閾値ＶＳＨ２以上であった場合にオン信号を出力するようにしてもよい。
【００９２】
また、上記各実施の形態では、操作ノブ１１を押し付ける力を発生させる押圧力付与機能を有するように入力装置１を構成したが、この機能はなくともよい。つまり、入力装置１がＸ軸モータ１４１、Ｙ軸モータ１４２、駆動回路２２、及びモータ制御手段２０２を備えず、ピニオンギヤ１４１ａ，１４２ａにエンコーダ１４１ｂ，１４２ｂが連結されていてもよい。
【００９３】
また、上記各実施の形態では、入力装置１及び表示装置３を車両の車室内に搭載し、運転者が表示装置３のメニュー項目を選択し得るように構成したが、入力装置１が搭載される対象物及び用途に特に制限はない。また、入力装置１のユーザは運転者に限らず、例えば助手席に着座した同乗者であってもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１…入力装置、２…制御ユニット、３…表示装置、３ａ…表示部、１０…本体部、１１…操作ノブ、１２…カバー、２０…制御部、２０ａ…第１の入力ポート、２０ｂ…第２の入力ポート、２１…記憶部、２２…駆動回路、２３…スイッチ信号処理回路、２４…通信部、３０…ポインタ、３２…選択ボタン、９０…運転席、９１…センターコンソール、９２…インスツルメントパネル、１００…ベース、１０１…支持駆動機構、１０３…球面軸受、１１０…ノブシャフト、１１１…揺動部材、１１１ａ…保持部、１１２…弾性部材、１１３…スイッチ、１１３ａ…第１接点、１１３ｂ…第２接点、１１３ｃ…プルダウン抵抗、１１４…遮光板、１１４ａ…傾斜部、１１５…発光素子、１１６…受光素子、１１６ａ…抵抗、１１６ｂ…出力端子、１２１…Ｘキャリッジ、１２２…Ｙキャリッジ、１２１ａ，１２２ａ…長孔、１２１ｂ，１２２ｂ…ギヤ部、１３１…Ｘ軸スライドガイド、１３２…Ｙ軸スライドガイド、１４１…Ｘ軸モータ、１４２…Ｙ軸モータ、１４１ａ，１４２ａ…ピニオンギヤ、１４１ｂ，１４２ｂ…エンコーダ、２０１…位置検出手段、２０２…モータ駆動制御手段、２０３…出力手段、２３１…ＬＰＦ、２３２…シュミットトリガインバータ、２３３…インバータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、操作レバーの操作量や操作方向を検出して出力する手段を備えた入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の入力装置は、開口を有する外装板と、外装板の内方に配設されたスティックコントローラに揺動可能に支持された操作レバーと、操作ノブの揺動量および揺動方向を検出するエンコーダと、エンコーダからの検出信号をモニタに出力する出力手段と、外装板から突出する操作レバーの先端部に設けられた操作ノブとを備える。操作ノブは、その中立位置を基準として操作レバーの軸線方向にプッシュ及びプル操作可能とされていると共に、この操作ノブのプッシュ／プル操作によって第１および第２のプッシュスイッチを選択的にオン動作することができるように構成されている。
【０００３】
この入力装置によれば、モニタに表示されたカーソルを移動させ、モニタ上のメニューを選択して決定またはキャンセルするという動作を操作レバーの揺動操作と操作ノブのプッシュ／プル操作とにより連続的に行うことができるので、操作性を著しく高めることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３９８４５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、特許文献１に示す入力装置は、操作ノブのプッシュ／プル操作時に揺動方向へのブレが発生しやすく、誤操作や誤入力しやすいという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、操作部の押込操作時に操作部の位置がずれることを抑制できる入力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】
［１］本体部と、前記本体部に支持され、仮想面に沿って移動可能かつ前記仮想面に直交する方向に押込操作可能な操作部と、前記仮想面に沿った前記操作部の移動位置を検出する位置検出部と、前記操作部に対する押込操作を検出する押込操作検出部と、前記押込操作検出部が前記操作部に対する押込操作を検出したときの前記操作部の移動位置を記憶し、前記操作部が押込操作された状態では、前記押込操作検出部が前記操作部に対する押込操作を検出した後における前記操作部の移動位置にかかわらず、前記記憶した前記操作部の移動位置の情報を出力する出力手段とを備えた入力装置。
【０００８】
［２］前記出力手段は、前記操作部の押込操作が所定時間継続した場合に前記操作部の押込操作がされたことを示す情報を出力する前記［１］に記載の入力装置。
【０００９】
［３］前記押込操作検出部は、前記操作部に対する押込操作を検出した時に信号状態が変化する第１の出力信号と、前記押込操作が所定時間継続した場合に信号状態が変化する第２の出力信号とを出力し、前記出力手段は、前記第１の出力信号の信号状態が変化したときの前記操作部の移動位置を記憶し、前記操作部が押込操作された状態では前記記憶した前記操作部の位置情報を出力すると共に、前記第２の出力信号の信号状態が変化したときに前記操作部の押込操作がされたことを示す情報を出力する前記［１］又は［２］に記載の入力装置。
【００１０】
［４］前記押込操作検出部は、前記操作部の押込操作方向の移動量に応じた信号を出力し、前記出力手段は、前記操作部が押込操作方向へ所定量移動したときの前記位置検出部によって検出した前記操作部の移動位置を記憶し、前記操作部が押込操作された状態では前記記憶した前記操作部の位置情報を出力すると共に、前記操作部が前記押込操作方向へさらに移動したときに前記操作部の押込操作がされたことを示す情報を出力する前記［１］に記載の入力装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、操作部の押込操作時に操作部の指示位置がずれることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る入力装置が搭載された車両の車室内を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る入力装置の機械的な構成の概要を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る表示部に表示された選択ボタンが配列された５０音入力画面（メニュー画面の一例）であり、（ｂ）はメニュー画面のＡ−Ａ部分に対応するＸ位置とＸ方向の反力レベルの関係を示す力覚パターン例であり、（ｃ）はメニュー画面のＢ―Ｂ部分に対応するＹ位置とＹ方向の反力レベルの関係を示す力覚パターン例である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ信号処理回路及びその周辺の回路構成例を示す回路図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチがオンしたときの各種信号波形、及び操作ノブの位置の変化を示すグラフであり、（ａ）はスイッチの出力信号の波形、（ｂ）はＬＰＦの出力信号の波形、（ｃ）は第１の出力信号の波形、（ｄ）は第２の出力信号の波形、（ｅ）は操作ノブのｘ軸座標の変化をそれぞれ示す。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態に係る入力装置の動作順序の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る入力装置のノブシャフトの先端部及びその周辺部の断面図であり、（ｂ）は遮光板と、発光素子及び受光素子との位置関係を示す図であり、（ｃ）は操作ノブに対して押込操作がされた際の受光素子の出力信号の波形を示し、（ｄ）は受光素子の出力信号の変化に対応した操作ノブのｘ軸座標の変化を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る入力装置１が搭載された車両の車室内を示す。車室内には、ユーザの一例としての運転者が着座する運転席９０の左方にセンターコンソール９１が配置され、センターコンソール９１の前方にインスツルメントパネル９２が配置されている。
【００１４】
インスツルメントパネル９２には、運転席９０に着座した運転者から視認可能な位置に、表示装置３が嵌め込まれている。また、センターコンソール９１には、運転者が手部（右ハンドルの場合には左手）によって操作可能な位置に入力装置１が配置されている。
【００１５】
入力装置１は、センターコンソール９１に固定された本体部１０と、本体部１０に対して移動可能に支持された操作部としての操作ノブ１１と、操作ノブ１１の周辺部を覆うカバー１２とを有している。操作ノブ１１は、運転者による操作によって本体部１０に対して水平方向に移動可能である。また、入力装置１は、操作ノブ１１の本体部１０に対する位置の情報を表示装置３に送信するように構成されている。
【００１６】
表示装置３は、液晶ディスプレイ等の表示部３ａに例えば空調装置の温度設定やカーナビゲーションシステムの操作等を行うためのメニュー画面を表示し、このメニュー画面に重ねて、操作ノブ１１の移動に伴って表示位置が変化するポインタを表示する。表示装置３は、メニュー画面の複数のメニュー項目のうち、運転者の操作によって選択されたメニュー項目に応じた処理を行うように構成されている。
【００１７】
図２（ａ）は、入力装置１の機械的な構成の概要を示す斜視図である。入力装置１は、本体部１０に固定されたベース１００に設けられた支持駆動機構１０１を有している。支持駆動機構１０１は、操作ノブ１１を本体部１０に対して移動可能及び駆動可能に支持している。
【００１８】
操作ノブ１１の下部（本体部１０側）には、円柱状のノブシャフト１１０の一端部が取り付けられている。ノブシャフト１１０は、その一端部がベース１００を覆うように設けられたカバー１２（図１参照）に形成された開口部から外方に突出している。
【００１９】
ベース１００には、互いに直交するように配置されたＸキャリッジ１２１及びＹキャリッジ１２２がベース１００に対して移動可能に支持されている。
【００２０】
Ｘキャリッジ１２１は、その長手方向の両端部が一対のＸ軸スライドガイド１３１，１３１に支持され、図２に示すｘ軸方向にスライド可能である。また、Ｘキャリッジ１２１は、図２に示すｙ軸方向に延びるように形成された長孔１２１ａを有し、長孔１２１ａをノブシャフト１１０が貫通している。
【００２１】
Ｘキャリッジ１２１の一端部には、Ｘ軸スライドガイド１３１にスライド可能に支持された部位にギヤ部１２１ｂが形成されている。ギヤ部１２１ｂは、ベース１００に固定されたＸ軸モータ１４１の回転軸に設けられたピニオンギヤ１４１ａと噛み合わされている。
【００２２】
Ｘ軸モータ１４１は、その回転軸の回転に応じてパルス信号を出力する位置検出部の一例としてのエンコーダ１４１ｂを有している。エンコーダ１４１ｂは、回転軸が所定の角度（例えば１°）回転する毎にパルス信号を出力する。
【００２３】
Ｙキャリッジ１２２は、その長手方向の両端部が一対のＹ軸スライドガイド１３２，１３２に支持され、Ｘキャリッジ１２１の上側でｙ軸方向にスライド可能である。また、Ｙキャリッジ１２２は、ｘ軸方向に延びるように形成された長孔１２２ａを有し、長孔１２２ａをノブシャフト１１０が貫通している。
【００２４】
Ｙキャリッジ１２２の一端部には、Ｙ軸スライドガイド１３２にスライド可能に支持された部位にギヤ部１２２ｂが形成されている。ギヤ部１２２ｂは、ベース１００に固定されたＹ軸モータ１４２の回転軸に設けられたピニオンギヤ１４２ａと噛み合わされている。
【００２５】
Ｙ軸モータ１４２は、Ｘ軸モータ１４１と同様に、所定の角度回転するごとにパルス信号を出力する位置検出部の一例としてのエンコーダ１４２ｂを有している。Ｘ軸モータ１４１及びＹ軸モータ１４２は、操作ノブ１１に反力を付与するアクチュエータの一例である。Ｘ軸モータ１４１及びＹ軸モータ１４２は、例えばＤＣモータやステッピングモータにより構成される。
【００２６】
Ｘ軸モータ１４１の回転トルクによりＸキャリッジ１２１がｘ軸方向に移動すると、長孔１２１ａの内面がノブシャフト１１０の外周面に押し当てられる。また、Ｙ軸モータ１４２の回転トルクによりＹキャリッジ１２２がｙ軸方向に移動すると、長孔１２２ａの内面がノブシャフト１１０の外周面に押し当てられる。この構成により、Ｘ軸モータ１４１及びＹ軸モータ１４２によって、それらの回転トルクに応じた方向及び大きさの反力をノブシャフト１１０を介して操作ノブ１１に付与することが可能となっている。
【００２７】
また、運転者が操作ノブ１１をｘ軸方向及びｙ軸方向に移動させると、その移動量に応じてノブシャフト１１０がＸキャリッジ１２１及びＹキャリッジ１２２を移動させ、Ｘ軸モータ１４１及びＹ軸モータ１４２が回転する。Ｘ軸モータ１４１及びＹ軸モータ１４２の回転に伴ってエンコーダ１４１ｂ及びエンコーダ１４２ｂからパルス信号が出力されるので、このパルス信号に基づいて操作ノブ１１の位置の検出が可能である。
【００２８】
ノブシャフト１１０、Ｘキャリッジ１２１、Ｙキャリッジ１２２、Ｘ軸スライドガイド１３１，１３１、Ｙ軸スライドガイド１３２，１３２、Ｘ軸モータ１４１、及びＹ軸モータ１４２は、支持駆動機構１０１を構成する。
【００２９】
図２（ｂ）は、ノブシャフト１１０及びその支持構造の一例を示す一部断面図である。ノブシャフト１１０は、球面軸受１０３に揺動可能に支持された揺動部材１１１に保持され、揺動部材１１１の揺動中心を中心点とする球面状の仮想面１０４に沿った全ての方向（例えば矢印Ａの方向）に揺動可能である。また、ノブシャフト１１０は、その先端部１１０ａが揺動部材１１１の有底円筒状の保持部１１１ａの内面に保持され、揺動部材１１１の揺動中心に向かって、仮想面１０４に直交する方向（矢印Ｂの方向）に沿って移動可能である。
【００３０】
揺動部材１１１の保持部１１１ａの穴の底部には、第１接点１１３ａと第２接点１１３ｂとを有する押込操作検出部としてのスイッチ１１３が設けられている。第１接点１１３ａは、保持部１１１ａの穴の底部に面したノブシャフト１１０の先端部１１０ａに設けられている。また、第２接点１１３ｂは、保持部１１１ａの穴の底部に設けられている。
【００３１】
ノブシャフト１１０は、揺動部材１１１の保持部１１１ａの穴の内部に配置されたコイルバネ等の弾性部材１１２によって、保持部１１１ａから抜け出す方向に弾性的に押し付けられている。なお、ノブシャフト１１０は図略の抜け止め部材によって揺動部材１１１の保持部１１１ａから抜け出さないように軸方向の移動が規制されている。
【００３２】
スイッチ１１３の第１接点１１３ａと第２接点１１３ｂとは、運転者が操作ノブ１１を揺動部材１１１に向かう方向（本体部１０の方向）に押し込む押込操作を行ったときに電気的に接触し、運転者が操作ノブ１１を離すと弾性部材１１２の伸張力によって離間して、非接触状態に戻るように構成されている。
【００３３】
図３は、入力装置１の制御ユニット２の機能構成を示す機能ブロック図である。制御ユニット２は、入力装置１の本体部１０の内部に配置され、入力装置１の各部を制御する。
【００３４】
制御ユニット２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等からなる制御部２０と、制御部２０の制御プログラム２１０や、後述する力覚パターン２１１の情報等を記憶する記憶素子からなる記憶部２１と、Ｘ軸モータ１４１及びＹ軸モータ１４２に電力を供給する駆動回路２２と、スイッチ１１３の信号に応じて信号状態が変化する第１の出力信号、及び第１の出力信号に遅れて信号状態が変化する第２の出力信号を出力するスイッチ信号処理回路２３と、表示装置３との通信を行う通信部２４とを有して構成されている。
【００３５】
制御部２０は、記憶部２１に記憶された制御プログラム２１０に基づいて動作することにより、位置検出手段２０１、モータ駆動制御手段２０２、出力手段２０３として機能する。
【００３６】
位置検出手段２０１は、Ｘ軸モータ１４１のエンコーダ１４１ｂ、及びＹ軸モータ１４２のエンコーダ１４２ｂからのパルス信号をそれぞれカウントし、操作ノブ１１のｘ軸方向の位置及びｙ軸方向の位置を検出する。
【００３７】
モータ駆動制御手段２０２は、位置検出手段２０１が検出した操作ノブ１１のｘ軸方向の位置及びｙ軸方向の位置の情報に応じて操作ノブ１１を押し付ける力（反力）を発生させるように駆動回路２２に駆動信号を出力する。駆動回路２２は、この駆動信号に応じてＸ軸モータ１４１及びＹ軸モータ１４２に電力を供給するスイッチング素子を動作させ、Ｘ軸モータ１４１及びＹ軸モータ１４２に電力を供給する。つまり、モータ駆動制御手段２０２は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式でＸ軸モータ１４１及びＹ軸モータ１４２のモータ電流を調節し、出力トルクを制御する。
【００３８】
出力手段２０３は、位置検出手段２０１が検出した操作ノブ１１の位置の情報、及びスイッチ信号処理回路２３から取得したスイッチ１１３のオン又はオフを示す情報を通信部２４に出力し、表示装置３へ送信する。また、出力手段２０３は、スイッチ信号処理回路２３の第１の出力信号が変化したときの操作ノブ１１の位置の情報を記憶し、操作ノブ１１が押込操作された状態では、その後に操作ノブ１１が仮想面１０４に沿って移動しても、記憶した操作ノブ１１の位置の情報を出力する。つまり、スイッチ１１３がオンした状態で操作ノブ１１がｘ軸方向，ｙ軸方向に移動すると、実際の操作ノブ１１の位置とは異なる位置の情報が表示装置３へ送信される。
【００３９】
図４（ａ）は、表示装置３の表示部３ａに表示された複数の表示オブジェクトとしての選択ボタンを含む５０音入力画面（メニュー画面の一例）である。図４（ａ）において、図面左上に原点Ｏをとり、右方向にＸ軸、下方向にＹ軸とする。操作ノブ１１の本体部１０に対するｘ軸方向及びｙ軸方向の可動範囲（ストローク）は、表示部３ａの表示画面のＸ軸方向及びＹ軸方向の幅に対応している。
【００４０】
図４（ｂ）は、メニュー画面のＡ−Ａ部分に対応するＸ位置とＸ方向の反力レベルの関係を示す力覚パターンの例であり、図４（ｃ）は、メニュー画面のＢ―Ｂ部分に対応するＹ位置とＹ方向の反力レベルの関係を示す力覚パターンの例である。
【００４１】
この力覚パターンのデータは、記憶部２１に力覚パターン２１１として記憶されている。また、この力覚パターンは、メニュー画面に対応して設定された、操作ノブ１１を介して運転者に操作感（力覚）を付与するための反力パターンを定義するための２次元データプロファイルである。より具体的には、力覚パターン２１１には、メニュー画面に対応してＸ方向及びＹ方向の位置と反力レベルＦとの関係が定義されている。
【００４２】
図４（ａ）に示すように、表示部３ａには、メニュー画面の一例として、５０音それぞれに対応した複数の選択ボタン３２が配列された５０音入力画面が表示される。この５０音入力画面は、例えばカーナビゲーションの目的地を文字入力する場合に表示される。それぞれの選択ボタン３２は、ポインタ３０の指示位置（矢印先端部）がその表示領域に含まれる状態でスイッチ１１３がオン状態となったときに、運転者に選択されたものと判断される。
【００４３】
図４（ｂ）に示すように、Ｘ方向について、各々の選択ボタン３２のそれぞれの左側エッジ領域（Ｘ１、Ｘ３、・・・・、Ｘ２３）から各選択ボタン３２の表示領域の中心部までの領域では、中心方向へポインタ３０を引込むように、マイナス値の反力レベルＦｘｍ（右方向）の力覚パターンが設定されている。一方、各々の選択ボタン３２のそれぞれの右側エッジ領域（Ｘ２、Ｘ４、・・・・、Ｘ２４）から各中心部までの領域では、中心方向へポインタ３０を引込むように、プラス値の反力レベルＦｘｐ（左方向）の力覚パターンが設定されている。
【００４４】
モータ駆動制御手段２０２は、このように設定された力覚パターン２１１の情報に基づいて駆動回路２２に駆動信号を出力してＸ軸モータ１４１を制御し、支持駆動機構１０１によって操作ノブ１１に反力を作用させる。これにより、運転者は、操作ノブ１１を操作する際に、各々の選択ボタン３２のＸ中心方向へ引き込まれる操作感を感得する。
【００４５】
図４（ｃ）に示すように、Ｙ方向についても、各々の選択ボタン３２のそれぞれの上側エッジ領域（Ｙ１、Ｙ３、・・・・、Ｙ１１）から各中心部までの領域では、中心方向へポインタ３０を引込むために反力レベルＦｙｍがマイナス値（下方向）に力覚パターンが設定されている。一方、各々の選択ボタン３２のそれぞれの下側エッジ領域（Ｙ２、Ｙ４、・・・・、Ｙ１２）から各中心部までの領域では、中心方向へポインタ３０を引込むために反力レベル値Ｆｙｐがプラス値（上方向）に力覚パターンが設定されている。
【００４６】
モータ駆動制御手段２０２は、このように設定された力覚パターン２１１の情報に基づいて駆動回路２２に駆動信号を出力してＹ軸モータ１４２を制御し、支持駆動機構１０１によって操作ノブ１１に反力を作用させる。これにより、運転者は、操作ノブ１１を操作する際に、各々の選択ボタン３２のＹ中心方向へ引き込まれる操作感を感得する。なお、急激な操作感の変化を緩和するために、上記の力覚パターンは図示したように台形状に設定されているが、鋭角状、矩形状でもよく、また、角部を曲線状にした力覚パターン等でもよい。
【００４７】
図５は、スイッチ信号処理回路２３及びその周辺の回路構成例を示す回路図である。スイッチ信号処理回路２３は、スイッチ１１３の信号を入力信号とし、この入力信号の信号状態の変化に応じて信号状態が変化する第１の出力信号と、スイッチ１１３が所定時間継続してオン状態であった場合に、第１の出力信号に遅れて信号状態が変化する第２の出力信号とを出力する。
【００４８】
より具体的には、スイッチ信号処理回路２３は、入力信号の高周波成分を遮断して低周波成分を通過させる低域通過濾波器であるＬＰＦ（Low Pass Filter）２３１と、ＬＰＦ２３１の出力信号を入力するシュミットトリガインバータ２３２と、ＬＰＦ２３１を通過する前の信号を入力するインバータ２３３とを有して構成されている。インバータ２３３は第１の出力信号を制御部２０の第１の入力ポート２０ａに出力し、シュミットトリガインバータ２３２は第２の出力信号を制御部２０の第２の入力ポート２０ｂに出力する。
【００４９】
スイッチ信号処理回路２３の入力信号は、スイッチ１１３の第２接点１１３ｂの電位に応じて電圧レベルが変化する。第２接点１１３ｂにはプルダウン抵抗１１３ｃが接続され、第１接点１１３ａとの接触がない状態では、プルダウン抵抗１１３ｃによって第２接点１１３ｂの電位が基準電圧（０Ｖ）にされている。また、第１接点１１３ａは制御部２０の電源（ＶＣＣ）に接続されており、スイッチ１１３がオン状態（第１接点１１３ａと第２接点１１３ｂとが接触した状態）になると、第２接点１１３ｂの電位が制御部２０の電源電圧（例えば５Ｖ）と同電位になる。
【００５０】
図６は、スイッチ１１３がオンしたときの各種信号波形、及び操作ノブ１１の位置の変化を示すグラフであり、（ａ）はスイッチ１１３の出力信号の波形、（ｂ）はＬＰＦ２３１の出力信号の波形、（ｃ）はインバータ２３３が出力する第１の出力信号の波形、（ｄ）はシュミットトリガインバータ２３２出力する第２の出力信号の波形、（ｅ）は操作ノブ１１のｘ軸座標の変化をそれぞれ示す。
【００５１】
図６（ａ）に示すように、時刻ｔ１でスイッチ１１３がオンすると、スイッチ１１３の出力信号の電圧レベル（第２接点１１３ｂの電位）が高くなり、時刻ｔ２でインバータ２３３の信号が反転する基準電位ＶＳＨを越えた後にオーバーシュートし、振動の振幅を徐々に減少させながら一定の電位に収束する。
【００５２】
インバータ２３３の出力信号は、図６（ｃ）に示すように、時刻ｔ２でＨｉからＬｏｗに信号状態が変化し、その後、スイッチ１１３の出力信号の電圧レベルが基準電位ＶＳＨよりも高い状態から低い状態になったときにＬｏｗからＨｉに変化し、スイッチ１１３の出力信号の電圧レベルが基準電位ＶＳＨよりも低い状態から高い状態になったときにＨｉからＬｏｗに変化する。つまり、インバータ２３３は、スイッチ１１３のオン状態をローアクティブで出力し、インバータ２３３の出力信号は、スイッチ１１３の出力信号の電圧レベルの振動によって一旦Ｌｏｗとなった後にＨｉとなることを繰り返すチャタリング現象が発生する。
【００５３】
また、図６（ｂ）に示すように、ＬＰＦ２３１の出力は、時刻ｔ１の後に緩やかに電圧レベルが上昇する。ＬＰＦ２３１の時定数は、スイッチ１１３がオン状態となった時にＬＰＦ２３１の出力信号の電圧レベルが単調に増加するように設定されている。
【００５４】
シュミットトリガインバータ２３２の出力信号は、図６（ｄ）に示すように、ＬＰＦ２３１の出力信号の電圧レベルが閾値ＶＳＨを超えた時刻ｔ３でＨｉからＬｏｗに信号状態が変化し、チャタリング現象が発生することはない。シュミットトリガインバータ２３２の出力信号は、スイッチ１１３のオン状態が継続した場合に、インバータ２３３の出力信号の信号状態の変化よりも所定時間（例えば０．１秒）遅れて信号状態がＨｉからＬｏｗに変化する。つまり、シュミットトリガインバータ２３２は、インバータ２３３と同様に、スイッチ１１３のオン状態をローアクティブで出力する。
【００５５】
以下の説明では、インバータ２３３の出力信号、及びシュミットトリガインバータ２３２の出力信号がＬｏｗである状態をオン、Ｈｉである状態をオフという。
【００５６】
また、運転者が操作ノブ１１を押込操作する際には、操作ノブ１１に力が加わることにより、運転者が意図しない仮想面１０４に沿った方向の操作ノブ１１の移動が発生する場合がある。図６（ｅ）に示す例では、時刻ｔ１では操作ノブ１１のｘ軸座標がｘ０であり、時刻ｔ２ではｘ軸座標がｘ１となっている。また、時刻ｔ３では操作ノブ１１のｘ軸座標がｘ２となっている。
【００５７】
出力手段２０３は、インバータ２３３が出力する第１の出力信号が最初にオフからオンに変化した時刻ｔ２における位置検出手段２０１が検出した操作ノブ１１の位置の情報を記憶し、その後にスイッチ１１３がオンしたままで操作ノブ１１の位置が変化しても、時刻ｔ２において記憶した操作ノブ１１の位置の情報を出力する。これにより、時刻ｔ３で操作ノブ１１のｘ軸座標がｘ２となっても、表示装置３には時刻ｔ２において記憶した操作ノブ１１の位置の情報が送信される。
【００５８】
（入力装置１の動作）
次に、入力装置１の制御部２０の動作について、図７を用いて説明する。
図７は、入力装置１の動作順序の一例を示すフローチャートである。
【００５９】
位置検出手段２０１は、Ｘ軸モータ１４１のエンコーダ１４１ｂ、及びＹ軸モータ１４２のエンコーダ１４２ｂからの出力信号の状態の変化に応じて、これらエンコーダ１４１ｂ，１４２ｂのパルス信号のカウント値をカウントアップ又はカウントダウンする。なお、カウント値は入力装置１への電源投入時に行われる原位置検出動作時に初期化されている。そして、位置検出手段２０２は、エンコーダ１４１ｂ，１４２ｂのパルス信号のカウント値に応じて操作ノブ１１の移動位置を示すｘ軸座標及びｙ軸座標を検出する（Ｓｔｅｐ１）。
【００６０】
次に、出力手段２０３は、スイッチ信号処理回路２３のインバータ２３３が出力する第１の出力信号がオン状態であるか否かを判定する（Ｓｔｅｐ２）。
【００６１】
第１の出力信号がオン状態でない場合（Ｓｔｅｐ２：Ｎｏ）、出力手段２０３は、位置検出手段２０２がＳｔｅｐ１で検出した操作ノブ１１の移動位置の情報を出力し（Ｓｔｅｐ３）、Ｓｔｅｐ１に処理を戻す。
【００６２】
一方、第１の出力信号がオン状態である場合（Ｓｔｅｐ２：Ｙｅｓ）、出力手段２０３は、タイマを起動し（Ｓｔｅｐ４）、位置検出手段２０２がＳｔｅｐ１で検出した操作ノブ１１の移動位置の情報を記憶部２１に記憶する（Ｓｔｅｐ５）。
【００６３】
次に、出力手段２０３は、Ｓｔｅｐ５で記憶した操作ノブ１１の移動位置の情報を出力し（Ｓｔｅｐ６）、スイッチ信号処理回路２３のシュミットトリガインバータ２３２が出力する第２の出力信号がオン状態であるか否かを判定する（Ｓｔｅｐ７）。
【００６４】
第２の出力信号がオン状態である場合（Ｓｔｅｐ７：Ｙｅｓ）、出力手段２０３は、操作ノブ１１が押込操作されたことを示すオン信号を出力する（Ｓｔｅｐ８）。このオン信号は、通信部２４によって表示装置３に送信される。
【００６５】
一方、第２の出力信号がオン状態でない場合（Ｓｔｅｐ７：Ｎｏ）、出力手段２０３は、操作ノブ１１が押込操作されていないことを示すオフ信号を出力する（Ｓｔｅｐ９）。このオフ信号は、通信部２４によって表示装置３に送信される。
【００６６】
また、出力手段２０３は、Ｓｔｅｐ９の処理に続いて、Ｓｔｅｐ４で起動したタイマの起動後の経過時間を示すタイマ値が所定の閾値（例えば０．２秒）以下かを判定する（Ｓｔｅｐ１０）。
【００６７】
タイマ値が閾値以下の場合（Ｓｔｅｐ１０：Ｙｅｓ）、出力手段２０３は処理をＳｔｅｐ６に戻す。また、タイマ値が閾値以下でない場合（Ｓｔｅｐ１０：Ｎｏ）、出力手段２０３は処理をＳｔｅｐ１に戻す。
【００６８】
以上の処理により、運転者が操作ノブ１１の押込操作を行った際には、まず第１の出力信号がオンし、その時点での操作ノブ１１の位置の情報がＳｔｅｐ５で記憶される。その後、押込操作が継続すると、第２の出力信号がオンし、Ｓｔｅｐ６からＳｔｅｐ８の処理が繰り返し実行され、操作ノブ１１の位置情報の更新が行われずにＳｔｅｐ５で記憶された操作ノブ１１の位置の情報が出力される。
【００６９】
また、第１の出力信号がオンした後に所定の閾値の時間が経過しても第２の出力信号がオンしない場合には、Ｓｔｅｐ１に処理が戻されるので、位置検出手段２０１が操作ノブ１１の位置を検出する。このような処理は、例えば運転者の誤操作によって瞬間的にスイッチ１１３がオンした場合等に発生し得る。つまり、第１の出力信号は操作ノブ１１の押込操作の初期段階でオンし、第２の出力信号は押込操作がされたことが確定した確定段階でオンする。
【００７０】
なお、Ｓｔｅｐ１０の判定の所定の閾値は、操作ノブ１１の押込状態が継続した場合に第１の出力信号がオンしてから第２の出力信号がオンするまでの時間よりも長い時間に設定されている。
【００７１】
（第１の実施の形態の効果）
このように、本実施の形態に係る入力装置１によれば、運転者が操作ノブ１１を押込操作したときの操作ノブ１１の位置を記憶し、その後に押込操作がされたまま操作ノブ１１が移動してｘ軸座標及びｙ軸座標が変化しても、表示装置３に送信される操作ノブの位置の情報は変化しない。よって、運転者が操作ノブ１１の押込操作を行った際に操作ノブ１１の位置がずれても、表示装置３の表示部３ａに表示されるポインタ３０の位置は変化せず、運転者が意図しない選択ボタン３２が選択されてしまうことが抑制される。
【００７２】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る入力装置について説明する。本実施の形態に係る入力装置も、第１の実施の形態に係る入力装置１と同様に、操作ノブ１１、支持駆動機構１０１、及び制御ユニット２等から構成されるが、操作ノブ１１に対する押込操作を検出する押込操作検出部の構成、及び制御部２０の出力手段２０３の処理内容が第１の実施の形態とは異なっている。
【００７３】
図８（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る入力装置１のノブシャフト１１０の先端部の断面図である。
【００７４】
図８（ａ）に示すように、ノブシャフト１１０の先端部１１０ａには、揺動部材１１１の保持部１１１ａの穴の底部に面した部位に板状の遮光板１１４が設けられている。遮光板１１４は、ノブシャフト１１０の軸方向移動に伴って移動し、その先端部には、ノブシャフト１１０の軸方向に対して傾斜した傾斜部１１４ａが形成されている。
【００７５】
遮光板１１４の一側面側には、保持部１１１ａの穴の底部で揺動部材１１１に固定されたＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子１１５が配置されている。また、ノブシャフト１１０は、揺動部材１１１の保持部１１１ａの穴の内部に配置されたコイルバネ等の弾性部材１１２によって、保持部１１１ａから抜け出す方向に弾性的に押し付けられている。
【００７６】
図８（ｂ）は、遮光板１１４と、発光素子１１５と、揺動部材１１１に発光素子１１５と対向して設けられた受光素子１１６との位置関係を示す図である。この図に示すように、遮光板１１４は、ノブシャフト１１０の軸方向の移動によって、発光素子１１５から発してフォトトランジスタ等の受光素子１１６に受光される光を遮光し得るように配置されている。
【００７７】
より詳細には、遮光板１１４は、ノブシャフト１１０が揺動部材１１１から最も離間した状態（押込操作がされていない状態）では発光素子１１５の光を遮光しない。この状態から押込操作がされて遮光板１１４の傾斜部１１４ａが発光素子１１５と受光素子１１６との間の空間に進入することにより、遮光板１１４が揺動部材１１１の保持部１１１ａの穴の底部に近づくにつれて徐々に発光素子１１５の光を遮光する。そして、ノブシャフト１１０が揺動部材１１１に突き当たるまで移動した状態（押込操作が完了した状態）では、遮光板１１４が発光素子１１５の光のほとんどを遮光する。つまり、操作ノブ１１の押込操作方向の移動量に応じて発光素子１１５の光を遮光板１１４が遮光する割合が変化し、受光素子１１６の電流が変化する。
【００７８】
受光素子１１６のコレクタと制御部２０の電源との間には抵抗１１６ａが接続され、受光素子１１６のコレクタが出力端子１１６ｂに接続されている。出力端子１１６ｂから出力される受光素子１１６の出力信号は、ＡＤ変換器によってアナログ信号からデジタル信号に変換され、制御部２０に入力される。
【００７９】
図８（ｃ）は、操作ノブ１１に対して押込操作がされた際の受光素子１１６の出力信号の波形を示し、図８（ｄ）は受光素子１１６の出力信号の変化に対応した操作ノブ１１のｘ軸座標の変化を示す。
【００８０】
図８（ｃ）に示すように、時刻ｔ１で押込操作が開始されると、受光素子１１６の出力信号の電圧レベルが徐々に上昇し、時刻ｔ２で第１の閾値ＶＳＨ１となり、時刻ｔ３で第２の閾値ＶＳＨ２となる。換言すれば、受光素子１１６の出力信号は、押込操作されていない状態から所定量移動した押込操作の初期段階で第１の閾値ＶＳＨ１となり、その後さらに揺動部材１１１に向かってノブシャフト１１０が移動して、操作ノブ１１が押込操作されたことが確定した確定段階で第２の閾値ＶＳＨ２となる。
【００８１】
制御部２０は、第１の実施の形態におけるスイッチ信号処理回路２３（図３参照）の出力信号に替えて受光素子１１６の出力信号がＡＤ変換された信号に基づいて処理を行う他は、第１の実施の形態について図７で説明したフローチャートと同様の手順で処理を実行する。すなわち、Ｓｔｅｐ２で受光素子１１６の出力信号が第１の閾値ＶＳＨ１以上か否かを判定し、この判定の結果が是（Ｙｅｓ）であればＳｔｅｐ４に処理を移行し、否（Ｎｏ）であればＳｔｅｐ３の処理を行う。
【００８２】
また、Ｓｔｅｐ７で受光素子１１６の出力信号が第２の閾値ＶＳＨ２以上か否かを判定し、この判定の結果が是（Ｙｅｓ）であればＳｔｅｐ８に処理を移行し、否（Ｎｏ）であればＳｔｅｐ９に処理を移行する。Ｓｔｅｐ８では受光素子１１６の出力信号が第２の閾値ＶＳＨ２以上であることを以ってオン信号を出力し、受光素子１１６の出力信号が第２の閾値ＶＳＨ２以上でない場合にはＳｔｅｐ９でオフ信号を出力する。これ以外の処理は図７を用いて説明した処理と同様である。
【００８３】
この処理により、操作ノブ１１のｘ軸座標が図８（ｄ）に示す時刻ｔ１におけるｘ０から時刻ｔ２におけるｘ１に変化したときに操作ノブ１１の仮想面１０４に沿った移動位置が記憶部２１に記憶され、その後、操作ノブ１１の押込操作が継続した場合には、操作ノブ１１の移動位置にかかわらず、時刻ｔ３において操作ノブ１１のｘ軸座標がｘ２まで変化しても、時刻ｔ２における操作ノブ１１の位置の情報が表示装置３に送信される。
【００８４】
（第２の実施の形態の効果）
このように、本実施の形態に係る入力装置１によれば、運転者が操作ノブ１１を所定量押込操作したときの操作ノブ１１の位置を記憶し、その後さらに操作ノブ１１が押込操作方向に移動して操作ノブ１１のｘ軸座標及びｙ軸座標が変化しても、表示装置３に送信される操作ノブ１１の位置の情報は変化しない。よって、運転者が操作ノブ１１の押込操作を行う過程で操作ノブ１１の位置がずれても、表示装置３の表示部３ａに表示されるポインタ３０の位置は変化せず、運転者が意図しない選択ボタン３２が選択されてしまうことが抑制される。
【００８５】
[第３の実施の形態]
次に、本発明の第３の実施の形態に係る入力装置について説明する。本実施の形態に係る入力装置も、第１の実施の形態に係る入力装置１と同様に、操作ノブ１１、支持駆動機構１０１、及び制御ユニット２等から構成されるが、制御ユニット２のスイッチ信号処理回路２３の構成、及び出力手段２０３の処理内容が第１の実施の形態とは異なっている。
【００８６】
本実施の形態に係るスイッチ信号処理回路２３は、第２接点１１３ｂに接続されたインバータ２３３を有し、インバータ２３３の出力は制御部２０の第１のポート２０ａに入力されるが、ＬＰＦ２３１及びシュミットトリガインバータ２３２は備えていない。
【００８７】
また、本実施の形態に係る、出力手段２０３は、第１のポート２０ａの入力信号がオンしたときの操作ノブ１１の位置の情報を記憶し、この入力信号がオンした状態では、記憶した操作ノブ１１の位置の情報を出力する。また、出力手段２０３は、第１のポート２０ａの入力信号がオンしたときにタイマを起動し、タイマの起動時から所定時間（例えば、０．１秒）入力信号がオンし続けた場合に操作ノブ１１が押込操作されたことを示すオン信号を出力する。つまり、第２の出力信号に相当する信号をソフトウェア的に発生させる。
【００８８】
本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、ＬＰＦ２３１及びシュミットトリガインバータ２３２を省略することができ、入力装置１の小型化及び低コスト化が可能となる。
［他の実施の形態］
以上、本発明に好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で例えば以下に示すような種々の変形が可能である。
【００８９】
上記各実施の形態では、操作ノブ１１が揺動部材１１１の揺動中心を支点として揺動するように構成したが、これに限らず、操作ノブ１１が本体部１０に対して水平方向の平面に沿って移動するように構成してもよい。この場合、スイッチ１１３を操作ノブ１１と本体部１０との間のいずれかの部位に設けることができる。
【００９０】
また、上記第１及び第３の実施の形態では、インバータ２３３が出力する第１の出力信号が最初にオンした時刻における操作ノブ１１の位置の情報を記憶するようにしたが、これに限らない。例えば、第１の出力信号のサンプリングを所定の時間間隔で繰り返し行い、複数回連続してオン状態であった場合にオン判定を確定し、そのときの操作ノブ１１の位置の情報を記憶するようにしてもよい。またさらに、上記第１又は第３の実施の形態における第２の出力信号のオン判定は、複数回のサンプリングで連続してオン状態であったときにオン判定を確定するようにしてもよく、その場合の第１の出力信号のオン判定は、オン状態を検出した最初のサンプリングでオン判定を確定してもよい。なお、第１又は第２の出力信号のオフ判定を行う場合も同様である。
【００９１】
また、上記第２の実施の形態では、受光素子１１６の出力信号が第１の閾値ＶＳＨ１以上であると判定した場合に操作ノブ２の位置の情報を記憶するようにしたが、受光素子１１６の出力信号の複数回のサンプリングで連続して第１の閾値ＶＳＨ１以上であった場合に操作ノブ２の位置の情報を記憶するようにしてもよい。同様に、上記第２の実施の形態では、受光素子１１６の出力信号が第２の閾値ＶＳＨ２以上であると判定した場合にオン信号を出力するようにしたが、受光素子１１６の出力信号の複数回のサンプリングで連続して第２の閾値ＶＳＨ２以上であった場合にオン信号を出力するようにしてもよい。
【００９２】
また、上記各実施の形態では、操作ノブ１１を押し付ける力を発生させる押圧力付与機能を有するように入力装置１を構成したが、この機能はなくともよい。つまり、入力装置１がＸ軸モータ１４１、Ｙ軸モータ１４２、駆動回路２２、及びモータ制御手段２０２を備えず、ピニオンギヤ１４１ａ，１４２ａにエンコーダ１４１ｂ，１４２ｂが連結されていてもよい。
【００９３】
また、上記各実施の形態では、入力装置１及び表示装置３を車両の車室内に搭載し、運転者が表示装置３のメニュー項目を選択し得るように構成したが、入力装置１が搭載される対象物及び用途に特に制限はない。また、入力装置１のユーザは運転者に限らず、例えば助手席に着座した同乗者であってもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１…入力装置、２…制御ユニット、３…表示装置、３ａ…表示部、１０…本体部、１１…操作ノブ、１２…カバー、２０…制御部、２０ａ…第１の入力ポート、２０ｂ…第２の入力ポート、２１…記憶部、２２…駆動回路、２３…スイッチ信号処理回路、２４…通信部、３０…ポインタ、３２…選択ボタン、９０…運転席、９１…センターコンソール、９２…インスツルメントパネル、１００…ベース、１０１…支持駆動機構、１０３…球面軸受、１１０…ノブシャフト、１１１…揺動部材、１１１ａ…保持部、１１２…弾性部材、１１３…スイッチ、１１３ａ…第１接点、１１３ｂ…第２接点、１１３ｃ…プルダウン抵抗、１１４…遮光板、１１４ａ…傾斜部、１１５…発光素子、１１６…受光素子、１１６ａ…抵抗、１１６ｂ…出力端子、１２１…Ｘキャリッジ、１２２…Ｙキャリッジ、１２１ａ，１２２ａ…長孔、１２１ｂ，１２２ｂ…ギヤ部、１３１…Ｘ軸スライドガイド、１３２…Ｙ軸スライドガイド、１４１…Ｘ軸モータ、１４２…Ｙ軸モータ、１４１ａ，１４２ａ…ピニオンギヤ、１４１ｂ，１４２ｂ…エンコーダ、２０１…位置検出手段、２０２…モータ駆動制御手段、２０３…出力手段、２３１…ＬＰＦ、２３２…シュミットトリガインバータ、２３３…インバータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と、
前記本体部に支持され、仮想面に沿って移動可能かつ前記仮想面に直交する方向に押込操作可能な操作部と、
前記仮想面に沿った前記操作部の移動位置を検出する位置検出部と、
前記操作部に対する押込操作を検出する押込操作検出部と、
前記押込操作検出部が前記操作部に対する押込操作を検出したときの前記操作部の移動位置を記憶し、前記操作部が押込操作された状態では、前記押込操作検出部が前記操作部に対する押込操作を検出した後における前記操作部の移動位置にかかわらず、前記記憶した前記操作部の移動位置の情報を出力する出力手段とを備えた入力装置。
【請求項２】
前記出力手段は、前記操作部の押込操作が所定時間継続した場合に前記操作部の押込操作がされたことを示す情報を出力する請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記押込操作検出部は、前記操作部に対する押込操作を検出した時に信号状態が変化する第１の出力信号と、前記押込操作が所定時間継続した場合に信号状態が変化する第２の出力信号とを出力し、
前記出力手段は、前記第１の出力信号の信号状態が変化したときの前記操作部の移動位置を記憶し、前記操作部が押込操作された状態では前記記憶した前記操作部の位置情報を出力すると共に、前記第２の出力信号の信号状態が変化したときに前記操作部の押込操作がされたことを示す情報を出力する請求項１又は２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記押込操作検出部は、前記操作部の押込操作方向の移動量に応じた信号を出力し、
前記出力手段は、前記操作部が押込操作方向へ所定量移動したときの前記位置検出部によって検出した前記操作部の移動位置を記憶し、前記操作部が押込操作された状態では前記記憶した前記操作部の位置情報を出力すると共に、前記操作部が前記押込操作方向へさらに移動したときに前記操作部の押込操作がされたことを示す情報を出力する請求項１に記載の入力装置。
【請求項１】
本体部と、
前記本体部に支持され、仮想面に沿って移動可能かつ前記仮想面に直交する方向に押込操作可能な操作部と、
前記仮想面に沿った前記操作部の移動位置を検出する位置検出部と、
前記操作部に対する押込操作を検出する押込操作検出部と、
前記押込操作検出部が前記操作部に対する押込操作を検出したときの前記操作部の移動位置を記憶し、前記操作部が押込操作された状態では、前記押込操作検出部が前記操作部に対する押込操作を検出した後における前記操作部の移動位置にかかわらず、前記記憶した前記操作部の移動位置の情報を出力する出力手段とを備えた入力装置。
【請求項２】
前記出力手段は、前記操作部の押込操作が所定時間継続した場合に前記操作部の押込操作がされたことを示す情報を出力する請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記押込操作検出部は、前記操作部に対する押込操作を検出した時に信号状態が変化する第１の出力信号と、前記押込操作が所定時間継続した場合に信号状態が変化する第２の出力信号とを出力し、
前記出力手段は、前記第１の出力信号の信号状態が変化したときの前記操作部の移動位置を記憶し、前記操作部が押込操作された状態では前記記憶した前記操作部の位置情報を出力すると共に、前記第２の出力信号の信号状態が変化したときに前記操作部の押込操作がされたことを示す情報を出力する請求項１又は２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記押込操作検出部は、前記操作部の押込操作方向の移動量に応じた信号を出力し、
前記出力手段は、前記操作部が押込操作方向へ所定量移動したときの前記位置検出部によって検出した前記操作部の移動位置を記憶し、前記操作部が押込操作された状態では前記記憶した前記操作部の位置情報を出力すると共に、前記操作部が前記押込操作方向へさらに移動したときに前記操作部の押込操作がされたことを示す情報を出力する請求項１に記載の入力装置。
【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２０１１−２３３２３９（Ｐ２０１１−２３３２３９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９９６６９（Ｐ２０１０−９９６６９）
【出願日】平成２２年４月２３日（２０１０．４．２３）
【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２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２３日（２０１０．４．２３）
【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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