車載用操作装置
【課題】 車両に乗車しているユーザに良好な操作感を与えることが可能な車載用操作装置を提供する。
【解決手段】 車載用操作装置１は、車両に搭載された表示装置６の画面に対応した位置を指定するポインティングデバイスとして構成されており、車両のインストルメントパネル等に取り付けられたハプティックデバイス（触覚装置）２と、これを制御するコントローラ１０と、を備える。ハプティックデバイス２は、ユーザにより操作されるトラックボール部２１を有しており、コントローラ１０は、操作されている方向に抗する操作反力をトラックボール部２１に付加するようモータ３１，３２を制御するとともに、加速度センサ５１により検知される加速度と同方向の力（すなわち、ユーザに働く慣性力とは反対方向の力）を操作反力に合成してトラックボール部２１に付加するようモータ３１，３２を制御する。
【解決手段】 車載用操作装置１は、車両に搭載された表示装置６の画面に対応した位置を指定するポインティングデバイスとして構成されており、車両のインストルメントパネル等に取り付けられたハプティックデバイス（触覚装置）２と、これを制御するコントローラ１０と、を備える。ハプティックデバイス２は、ユーザにより操作されるトラックボール部２１を有しており、コントローラ１０は、操作されている方向に抗する操作反力をトラックボール部２１に付加するようモータ３１，３２を制御するとともに、加速度センサ５１により検知される加速度と同方向の力（すなわち、ユーザに働く慣性力とは反対方向の力）を操作反力に合成してトラックボール部２１に付加するようモータ３１，３２を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両には様々な車載機器が搭載されており、これらの車載機器を統括して操作するための車載用操作装置が、車両のインストルメントパネル等に設けられることがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３３５１９２号公報
【特許文献２】特開２０００−６６７５３号公報
【特許文献３】特開２００４−１８９１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、加速時やカーブ走行時など車両に加速度が作用する状況下では、車両に乗車しているユーザに対して加速度の方向とは反対方向に慣性力が働くことから、車載用操作装置を操作するユーザは、その影響によって操作性に違和感を感じてしまう場合がある。
【０００５】
特許文献１には、車両に加わる加速度に応じて、スティック型入力部の操作方向ごとに操作量に対する操作反力量を大きくするように構成した車両用ジョイスティック型入力装置が開示されている。しかしながら、これによると、段落００６５，６６および図１５，１６にあるように、ユーザに働く慣性力のベクトルをスティック型入力部の可動方向ごとに分解し、その大きさに応じて該可動方向における操作反力を補正することから、例えば、スティック型入力部を慣性力のベクトルに沿った方向（番号５の方向）に向かって操作する場合と、それとは反対の方向（番号１の方向）に向かって操作する場合とで、操作反力特性が同じとなっており（図１６の“加速度影響：大”）、慣性力を受けているユーザにとっては操作性の違和感を拭うことができない。
【０００６】
本発明は、上記問題を鑑みて為されたものであり、車両に乗車しているユーザに良好な操作感を与えることが可能な車載用操作装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の車載用操作装置では、
車両に乗車しているユーザにより操作される被操作体と、
被操作体に対し、操作が許容される方向に力を付加することが可能なアクチュエータと、
車両に作用する加速度の方向を検出する加速度検出手段と、
車両に作用している加速度と同方向の力を被操作体に付加するようアクチュエータを制御する作動制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記本発明によると、被操作体の操作が許容される方向に力を付加することが可能なアクチュエータを用いて、車両に作用している加速度と同方向の力（すなわち、ユーザに働く慣性力とは反対方向の力）を被操作体に付加することで、被操作体を操作する際に、慣性力と同方向に係る操作には通常よりも強い力を要し、慣性力と反対方向に係る操作には通常よりも弱い力で済むことから、ユーザは、慣性力を受けている状態であっても良好な操作感を得ることができる。
【０００９】
次に、本発明の車載用操作装置では、
被操作体が操作されている方向を検出する操作方向検出手段を備え、
作動制御手段は、
被操作体が操作されている方向に抗する操作反力を被操作体に付加するようアクチュエータを制御するとともに、
車両に加速度が作用している場合に、加速度と同方向の力を当該操作反力に合成して被操作体に付加するようアクチュエータを制御するように構成することができる。
【００１０】
上記本発明によると、被操作体が操作されている方向に抗する操作反力を被操作体に付加することで、ユーザは被操作体の操作感を得ることができるとともに、車両に加速度が作用している場合に、車両に作用している加速度と同方向の力（すなわち、ユーザに働く慣性力とは反対方向の力）を当該操作反力に合成して被操作体に付加することで、操作している被操作体に対して慣性力の影響が的確に反映されることになるため、ユーザは、慣性力を受けている状態であっても違和感を感じることなく被操作体を操作することができる。
【００１１】
次に、本発明の車載用操作装置では、
加速度検出手段は、車両に作用する加速度の大きさを検出し、
作動制御手段は、加速度と同方向の力を、車両に作用している加速度の大きさに応じた大きさで被操作体に付加するようアクチュエータを制御するように構成することができる。
【００１２】
上記本発明によると、加速度と同方向の力（すなわち、ユーザに働く慣性力とは反対方向の力）を、車両に作用している加速度の大きさに応じた大きさで被操作体に付加することで、被操作体に対して慣性力の影響が的確に反映されることになるため、ユーザは、慣性力を受けている状態であっても違和感を感じることなく被操作体を操作することができる。
【００１３】
次に、本発明の車載用操作装置では、
被操作体は、ユーザが接触する接触面に沿った方向に可動なように構成することができる。
【００１４】
上記本発明によると、被操作体が接触面に沿った方向に可動なように構成されている場合には、ユーザは被操作体との摩擦力を利用して操作を行うことから、操作時においてユーザの手は被操作体に接触しているだけであり（すなわち、例えばスティック形状などの把持した状態で操作を行うものとは異なる）、慣性力の影響を特に受けやすい。従って、被操作体がこのように構成されている場合には、上述の如く、加速度と同方向の力（すなわち、ユーザに働く慣性力とは反対方向の力）を被操作体に付加するようにアクチュエータを制御する意義が特に大きい。
【００１５】
次に、本発明の車載用操作装置では、
被操作体は、可動域のうち端部を除いた箇所において、ユーザが接触する接触面の面内方向のいずれにも可動なように構成することができる。
【００１６】
上記本発明によると、被操作体が、可動域のうち端部を除いた箇所において、接触面の面内方向のいずれにも可動なように構成されていることによって、アクチュエータが被操作体に対して車両に作用している加速度と同方向の力（すなわち、ユーザに働く慣性力とは反対方向の力）を的確に付加することができるので、ユーザは、慣性力を受けている状態であってもより良好な操作感を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、一実施形態に係る車載用操作装置１の電気的ブロック図の概略を示す図である。車載用操作装置１は、車両に搭載された表示装置６の画面に対応した位置を指定するポインティングデバイスとして構成されており、車両のインストルメントパネル等に取り付けられたハプティックデバイス（触覚装置）２と、これを制御するコントローラ（作動制御手段）１０と、を備える。ハプティックデバイス２は、ユーザにより操作されるトラックボール部（被操作体）２１を有しており、コントローラ１０は、操作されている方向に抗する操作反力をトラックボール部２１に付加するようモータ３１，３２を制御するとともに、加速度センサ５１により検知される加速度と同方向の力（すなわち、ユーザに働く慣性力とは反対方向の力）を操作反力に合成してトラックボール部２１に付加するようモータ３１，３２を制御する。以下、各々の詳細について説明する。
【００１８】
（１）車載用操作装置の構成
（１−１）ハプティックデバイス
ハプティックデバイス２では、筐体２８がトラックボール部２１の操作面２１ａを露出させた状態でこれを保持している。図２は、ハプティックデバイス２の外観の概略を示す図である。ハプティックデバイス２は、表示装置６の画面に対応した位置を指定するためのトラックボール部２１の他に、その位置に対応付けられた操作を選択するための決定スイッチ２０１と、元の画面に戻すための戻りスイッチ２０２とを外面に有している。
【００１９】
トラックボール部２１ａは、球面状の操作面２１ａを有しており、その裏側からは支柱２４が延出し、収納部２７に差し込まれている。支柱２４の途中には球状部２２が形成され、収納部２７に設けられている軸受２３でこれを支持することにより、支柱２４は収納部２７に対して揺動自在に支承されている。
【００２０】
このように構成されることで、トラックボール部２１は、ユーザが接触する接触面である操作面２１ａに沿った方向に可動とされており、ユーザが自身の手（指先）とトラックボール部２１との摩擦力を利用して操作を行うタッチ操作式とされている。
【００２１】
また、トラックボール部２１は、操作面２１ａに沿った半球状の可動域とされ、その範囲内で自在に動かすことができる。すなわち、ユーザは、自身の手（指先）が操作面２１ａに接触した箇所から、その接触面の面内方向のいずれの方向（３６０度）にも動かすことができる（可動域の端部を除く）。
【００２２】
トラックボール部２１の操作面２１ａは、軸受２３に指示されている球状部２２を中心とする球面とされている。また、操作面２１ａの中央部には、ユーザに中心位置を知らせるための突起部２９が設けられている。
【００２３】
収納部２７には、トラックボール部２１が操作されている方向（操作方向）を検出するオプティカルイメージセンサ（操作方向検出手段）４１が設置されている。オプティカルイメージセンサ４１は、図示しない光源とともに収納部２７内の底面に実装されている。他方、トラックボール部２１から延出する支柱２４の下端には、軸受２３に支持されている球状部２２を中心とする球面状の端面２５ａを有する下端部２５が設けられており、この端面２５ａには、所定の検出パターンが形成されている。
【００２４】
操作方向の検出には、光源から光を照射し、下端部２５の端面２５ａに形成された検出パターンの像を導光管２６を介してオプティカルイメージセンサ４１に導くことにより、支柱２４の揺動方向と揺動量（揺動角度）、すなわちＸ−Ｙ直交座標におけるトラックボール部２１の操作量を検出することができるようになっている。オプティカルイメージセンサ４１により検出された位置検出信号は、コントローラ１０に対してフィードバックされる。なお、操作方向検出手段としては、直交するＸ軸，Ｙ軸にそれぞれ設けられたフォトエンコーダ等を適用することもできる。
【００２５】
収納部２７には、トラックボール部２１に対して操作が許容される方向に沿って力を付加することが可能なアクチュエータとしてのモータ３１，３２も設置されている。モータ３１，３２は、直交するＸ軸，Ｙ軸に対してそれぞれ設けられており、支柱２４と図示しないシャフトを介して接続され、その回転運動を軸線方向に沿った直線運動に変換して支柱２４に伝えることで、トラックボール部２１に対して力を与える。このモータ３１，３２は、コントローラ１０からの駆動信号に基づき、トラックボール部２１に対して操作方向に抗する操作反力を付加するように動作する。
【００２６】
トラックボール部２１に対して力を付加するアクチュエータとしては、モータ等の回転式のものに限らず、例えば流体圧シリンダ等の往復動式のものを適用可能であるし、他にも、支柱２４や下端部２５の動作を制動する電磁ブレーキ等の制動手段であってもよい。なお、支柱２４や下端部２５の動作を制動する手段であっても、トラックボール部２１の操作方向に対してブレーキをかける（操作方向とは反対方向へ力を付加する）ことから、操作が許容される方向に沿って力を付加することが可能なものと言える。
【００２７】
以上のように構成されるハプティックデバイス２は、トラックボール部２１のユーザの手（指先）が触れる頂部付近において操作方向が車両の水平方向となるように、インストルメントパネル等に設置されている。このように設置することで、後述するように車両に水平方向の加速度が作用した場合でも、その影響を軽減してユーザに良好な操作感を与えることができる。
【００２８】
（１−２）コントローラ
コントローラ１０は、ハプティックデバイス２の制御を司るコントローラＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００を備える。コントローラＥＣＵ１００は、ＣＰＵ１０１，ＲＯＭ１０２，ＲＡＭ１０３，入力ポート１０９，出力ポート１０８がバス１０５を介して接続されたマイクロプロセッサからなる。また、車内ネットワークを構築するシリアル通信バス９とコントローラＥＣＵ１００内部のバス１０５とは、シリアル通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０６を介して接続されている。ＲＯＭ１０２は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム及びそれに必要なデータを記憶している。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１がプログラムを実行する際に作業領域として利用される。
【００２９】
また、コントローラ１０は、オプティカルイメージセンサ４１からフィードバックされる位置検出信号をディジタル変換して入力ポート１０９に入力するＡ／Ｄ変換回路４５も備える。また、コントローラ１０は、オプティカルイメージセンサ４１からフィードバックされた位置検出信号を基にコントローラＥＣＵ１００で演算され、出力ポート１０８から出力された制御信号に基づいてハプティックデバイス２に内蔵されたモータ３１，３２を駆動するドライバ回路３５も備える。
【００３０】
コントローラ１０は、オプティカルイメージセンサ４１からフィードバックされる位置検出信号によってトラックボール部２１が操作されている方向を検知すると、その操作方向に抗する操作反力を付加するようにモータ３１，３２を駆動する。ここで、トラックボール部２１の操作位置に応じてどの程度の操作反力を付加するかという操作反力パターンは（具体例は後述）、操作反力パターンデータ１０２ａとしてＲＯＭ１０２に記憶されている。
【００３１】
シリアル通信バス９には、加速度センサ（加速度検出手段）５１を有する制御系ＥＣＵ５５が接続されており、コントローラ１０は、通信によって車両に作用する加速度の方向および大きさを取得する。加速度センサ５１には、少なくとも水平方向において直交する２軸方向の加速度を検出可能な２軸または３軸の加速度センサを用いることができる。また、車両の進行方向と水平方向において直交する方向（横方向）の加速度を検出する場合は、車両が回転する速度（ヨーレート）を検出するヨーレートセンサを援用することもできる。
【００３２】
コントローラ１０は、トラックボール部２１に上述したような操作反力を付加する制御を行うとともに、加速度センサ５１によって検出した加速度の方向および大きさに基づき、該加速度と同方向で、該加速度の大きさに応じた大きさの力を操作反力に合成してトラックボール部２１に付加するようモータ３１，３２を駆動する。
【００３３】
シリアル通信バス９には、車両のインストルメントパネルに配された表示装置６が接続されており、コントローラ１０は、オプティカルイメージセンサ４１からフィードバックされる位置検出信号や決定スイッチ２０１の押下検出信号を表示装置６へ送信する。表示装置６は、位置検出信号や押下検出信号を受信すると、トラックボール部２１の操作方向に対応付けて画面に表示されている各種操作を実行するための処理を行う。このように、車載用操作装置１は、表示装置６の画面に対応した位置を指定するポインティングデバイスとして機能する。
【００３４】
（２）車載用操作装置の作動
車載用操作装置１のコントローラ１０は、オプティカルイメージセンサ４１からフィードバックされる位置検出信号によってトラックボール部２１が操作されている方向を検知すると、その操作方向に抗する操作反力を付加するようにモータ３１，３２を駆動するとともに、車両に作用する加速度に応じて当該操作反力を補正することでユーザに良好な操作感を与えるべく、図６および図７のフローチャートに示す処理を平行して行う。
【００３５】
図６は、反力補正値を算出する処理のフローチャートを示す図である。まず、コントローラ１０は、加速度センサ５１により検出される加速度に基づき、車両に作用する加速度の大きさの所定時間における平均値を算出する（Ｓ１）。ここで、平均値を算出するのは、車両の振動や不用意なハンドル操作などによって車両に突発的な加速度が働いた場合に、それがトラックボール部２１の操作反力に影響してしまうことを防ぐためである。次に、コントローラ１０は、算出した平均値に基づき車両に加速度が発生しているか否かを判断する（Ｓ２）。車両に加速度が発生しているか否かは、算出した平均値の絶対値が０であるか否かによって判断する。加速度が発生している場合には（Ｓ２：YES）、加速度の大きさに対応する反力補正値を算出する（Ｓ３）。具体的には、算出した平均値に所定の係数を掛け合わせることにより反力補正値を算出する。または、算出した平均値に対応する反力補正値を照合するためのテーブルをＲＯＭ１０２に記憶させるようにしても良い。なお、微小な加速度に対しては操作反力を補正しないようにするために、算出した平均値が所定以上の場合にのみ、反力補正値を算出するようにしても良い。
【００３６】
図７は、算出した反力補正値に基づいて操作反力を補正する処理のフローチャートを示す図である。まず、コントローラ１０は、操作方向検出用の操作反力ギャップをトラックボール部２１に付与する（Ｔ１）。これは、図３（ｂ），図４（ｂ），図５（ｂ）に示す操作反力パターン８のように、トラックボール部２１の中心位置（基本位置）の近傍で操作反力をその周囲よりも弱くして（弱部分８２）、この範囲でトラックボール部２１の動き出しを検出するためである。なお、トラックボール部２１の中心位置（基本位置）の近傍で操作反力をその周囲よりも強くしても良い。
【００３７】
次に、コントローラ１０は、ユーザによるハプティックデバイス２の操作が開始されると、すなわちトラックボール部２１の動き出しを検出すると（Ｔ２：YES）、その操作方向を検出して、操作方向をＸ成分とＹ成分とに分解する（Ｔ３）。ここで、Ｙ方向とは車両の進行方向（前後方向）、Ｘ方向とは車両の進行方向と水平方向において直交する方向（横方向）である。
【００３８】
そして、コントローラ１０は、分解した操作方向のＸ成分と加速度のＸ成分、分解した操作方向のＹ成分と加速度のＹ成分を比較して、互いに同方向であるか逆方向であるかを判断する（Ｔ４，Ｔ５）。
【００３９】
操作方向のＸ成分と加速度のＸ成分が逆方向の場合には（Ｔ４：逆方向）、操作方向のＸ成分とユーザに働く慣性力のＸ成分とが同方向となり、ユーザにとって操作が通常よりも軽くなり違和感を感じることから、操作反力（操作方向とは逆方向）のＸ成分に対して上述の反力補正値を加えて強補正することで、ユーザが感じる違和感を軽減する（Ｔ６）。換言すると、操作反力は操作方向と逆方向に印加されることから、強補正は操作反力に対して同方向の力を加えることになる。
【００４０】
他方、操作方向のＸ成分と加速度のＸ成分が同方向の場合には（Ｔ４：同方向）、操作方向のＸ成分とユーザに働く慣性力のＸ成分とが逆方向となり、ユーザにとって操作が通常よりも重くなり違和感を感じることから、操作反力（操作方向とは逆方向）のＸ成分に対して上述の反力補正値を引いて弱補正することで、ユーザが感じる違和感を軽減する（Ｔ７）。なお、これらの関係は、Ｙ方向についても同様である（Ｔ５：逆方向→Ｔ８／同方向→Ｔ９）。
【００４１】
そして、コントローラ１０は、上記のような強補正（操作反力に対して同方向の力）または弱補正（操作反力に対して逆方向の力）を操作反力に合成するようにモータ３１，３２を駆動することで、補正された操作反力をトラックボール部２１に対して付加する（Ｔ１０）。以上の処理は、コントローラ１０が、ユーザによるハプティックデバイス２の操作が停止されるまで、すなわちトラックボール部２１の動作が停止するまで続けられる（Ｔ１１）。
【００４２】
なお、このような処理に限らず、例えば、ハプティックデバイス２のトラックボール部２１にタッチセンサを設け、タッチセンサがユーザの接触を感知している間のみ、操作方向を検出して補正した操作反力をトラックボール部２１に付加する処理（Ｔ３ないしＴ１０の処理）を行うようにすることもできる。
【００４３】
以下、操作反力パターンの具体例について、図３ないし図５を用いて説明する。通常時（加速度が作用していない時）、ハプティックデバイス２のトラックボール部２１には、図３（ｂ），図４（ｂ），図５（ｂ）に示す操作反力パターン８に従った操作反力が付加されている。具体的には、トラックボール部２１の可動域の端部に沿っては、端部が近づいたことをユーザに知らせるために、操作反力の強部分８３が設けられている。強部分８３の内側には、実行する操作に対応する領域に入ったことをユーザに知らせるために、操作反力の弱部分８２が設けられている。その内側は、通常部分８１となっている。なお、上述したように、中心位置（基本位置）の近傍にも、トラックボール部２１の動き出しを検出するために、操作反力の弱部分８２が設けられている。
【００４４】
また、図３（ｃ），図４（ｃ），図５（ｃ）に示すように、表示装置６の画面６１には、トラックボール部２１の操作方向に対応付けて各種操作を表す表示６２〜６５が表示されている。この表示例はオーディオ操作の場合であり、Ｙ＋方向の操作は停止（表示６２），Ｙ−方向の操作は再生（表示６５），Ｘ＋方向の操作は早送り（表示６３），Ｘ−方向の操作は巻戻し（表示６４）に対応する。そして、トラックボール部２１を各方向に操作した場合に操作反力が弱部分８２となる位置が実行するオーディオ操作に対応する領域とされ、この領域で決定スイッチ２０１が押下げされることでオーディオ操作が選択される。
【００４５】
そして、車両に加速度が作用した場合には、以上のような操作反力に対して強補正または弱補正が施されてトラックボール部２１に付加される。図３は直進加速の場合、図４はカーブ走行の場合、図５は加速＋カーブ走行の場合に関する説明図である。
【００４６】
直進加速の場合、図３（ａ）に示すように、車両７１には加速方向（図では車両７１の前方向）に加速度が発生するので、車両７１に乗車しているユーザ７２にはそれとは反対方向（図では車両７１の後方向（Ｙ−方向））に慣性力が働く。そのため、このままであると、ユーザ７２は、トラックボール部２１を慣性力と同方向（Ｙ−方向）へ操作する場合には操作感を通常よりも軽く感じ、他方、慣性力と反対方向（Ｙ＋方向）へ操作する場合には操作感を通常よりも重く感じる。
【００４７】
そこで、慣性力と同方向（Ｙ−方向）への操作の場合には、トラックボール部２１に付加する操作反力に上述の反力補正値を加えて強補正することでユーザが感じる違和感を軽減する。すなわち、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、慣性力と同方向（Ｙ−方向）への操作に対しては、通常パターン８８から反力補正値を加えた強補正パターン８９をトラックボール部２１に付与する。
【００４８】
他方、慣性力と反対方向（Ｙ＋方向）への操作の場合には、トラックボール部２１に付加する操作反力に上述の反力補正値を引いて弱補正することでユーザが感じる違和感を軽減する。すなわち、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、慣性力と反対方向（Ｙ＋方向）への操作に対しては、通常パターン８８から反力補正値を引いた弱補正パターン８７をトラックボール部２１に付与する。
【００４９】
カーブ走行の場合、図４（ａ）に示すように、車両７１にはカーブ軌道の中心方向（図では車両７１の右方向）に加速度が発生するので、車両７１に乗車しているユーザ７２にはそれとは反対方向（図では車両７１の左方向（Ｘ−方向））に慣性力が働く。そのため、このままであると、ユーザ７２は、トラックボール部２１を慣性力と同方向（Ｘ−方向）へ操作する場合には操作感を通常よりも軽く感じ、他方、慣性力と反対方向（Ｘ＋方向）へ操作する場合には操作感を通常よりも重く感じる。
【００５０】
そこで、慣性力と同方向（Ｘ−方向）への操作の場合には、トラックボール部２１に付加する操作反力に上述の反力補正値を加えて強補正することでユーザが感じる違和感を軽減する。すなわち、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、慣性力と同方向（Ｘ−方向）への操作に対しては、通常パターン８５から反力補正値を加えた強補正パターン８６をトラックボール部２１に付与する。
【００５１】
他方、慣性力と反対方向（Ｘ＋方向）への操作の場合には、トラックボール部２１に付加する操作反力に上述の反力補正値を引いて弱補正することでユーザが感じる違和感を軽減する。すなわち、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、慣性力と反対方向（Ｘ＋方向）への操作に対しては、通常パターン８５から反力補正値を引いた弱補正パターン８４をトラックボール部２１に付与する。
【００５２】
加速＋カーブ走行の場合、図５（ａ）に示すように、車両７１には加速方向（図では車両７１の前方向）とカーブ軌道の中心方向（図では車両７１の右方向）とに加速度が発生するので、車両７１に乗車しているユーザ７２にはそれらとは反対方向（図では車両７１の後方向（Ｙ−方向）と左方向（Ｘ−方向））に慣性力が働く。そこで、トラックボール部２１に付加する操作反力に上述の２つの場合と同様の補正を施す。
【００５３】
なお、操作反力パターンは上述した形態に限らず、様々なパターンとすることができる。図８に、操作反力パターンと画面表示の変形例を示す。図は直進加速の場合である。図８（ｃ）に示すように、画面には、ナビゲーション装置やオーディオ装置など種々の車載装置の操作を一括して行うための選択ボタン６０１〜６０６が表示されている。この場合、図８（ｂ）に示すように、操作反力パターン８は、トラックボール部２１の可動域において、選択ボタン６０１〜６０６の表示位置に対応させた位置に、実行する操作に対応する領域に入ったことをユーザに知らせるための弱部分８２が設けられている。この弱部分８２の位置で決定ボタン２０１が押下げされることで、選択ボタン６０１〜６０６のそれぞれに対応する操作が実行される。また、当該画面表示は、図３（ｃ）等に示すオーディオ操作画面が表示されている状態から、ハプティックデバイス２の戻りスイッチ２０２が押下げされることで遷移する。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの形式に限定されるものではなく、これらに具現された発明と同一性の範囲内において適宜変更して実施し得る。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】車載用操作装置の電気的ブロック図の概略を示す図
【図２】車載用操作装置の一部であるハプティックデバイスの外観の概略を示す図
【図３】車両が直進加速する場合の加速度方向，操作反力パターン，表示装置の表示例を説明する図
【図４】車両がカーブ走行する場合の加速度方向，操作反力パターン，表示装置の表示例を説明する図
【図５】車両が直進加速およびカーブ走行する場合の加速度方向，操作反力パターン，表示装置の表示例を説明する図
【図６】反力補正値を算出する処理を表すフローチャート
【図７】反力パターンの補正処理を表すフローチャート
【図８】図３の変形例を示す図
【符号の説明】
【００５６】
１ 車載用操作装置
２ ハプティックデバイス（触覚装置）
２１ トラックボール部（被操作体）
２１ａ 操作面
１０ コントローラ（作動制御手段）
３１，３２ モータ（アクチュエータ）
４１ オプティカルイメージセンサ（操作方向検出手段）
５１ 加速度センサ（加速度検出手段）
６ 表示装置
８ 操作反力パターン
８１ 操作反力の通常部分
８２ 操作反力の弱部分
８３ 操作反力の強部分
８７ 操作反力（Ｘ方向）の弱補正パターン
８８ 操作反力（Ｘ方向）の通常パターン
８９ 操作反力（Ｘ方向）の強補正パターン
８４ 操作反力（Ｙ方向）の弱補正パターン
８５ 操作反力（Ｙ方向）の通常パターン
８６ 操作反力（Ｙ方向）の強補正パターン
１００ コントローラＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両には様々な車載機器が搭載されており、これらの車載機器を統括して操作するための車載用操作装置が、車両のインストルメントパネル等に設けられることがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３３５１９２号公報
【特許文献２】特開２０００−６６７５３号公報
【特許文献３】特開２００４−１８９１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、加速時やカーブ走行時など車両に加速度が作用する状況下では、車両に乗車しているユーザに対して加速度の方向とは反対方向に慣性力が働くことから、車載用操作装置を操作するユーザは、その影響によって操作性に違和感を感じてしまう場合がある。
【０００５】
特許文献１には、車両に加わる加速度に応じて、スティック型入力部の操作方向ごとに操作量に対する操作反力量を大きくするように構成した車両用ジョイスティック型入力装置が開示されている。しかしながら、これによると、段落００６５，６６および図１５，１６にあるように、ユーザに働く慣性力のベクトルをスティック型入力部の可動方向ごとに分解し、その大きさに応じて該可動方向における操作反力を補正することから、例えば、スティック型入力部を慣性力のベクトルに沿った方向（番号５の方向）に向かって操作する場合と、それとは反対の方向（番号１の方向）に向かって操作する場合とで、操作反力特性が同じとなっており（図１６の“加速度影響：大”）、慣性力を受けているユーザにとっては操作性の違和感を拭うことができない。
【０００６】
本発明は、上記問題を鑑みて為されたものであり、車両に乗車しているユーザに良好な操作感を与えることが可能な車載用操作装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の車載用操作装置では、
車両に乗車しているユーザにより操作される被操作体と、
被操作体に対し、操作が許容される方向に力を付加することが可能なアクチュエータと、
車両に作用する加速度の方向を検出する加速度検出手段と、
車両に作用している加速度と同方向の力を被操作体に付加するようアクチュエータを制御する作動制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記本発明によると、被操作体の操作が許容される方向に力を付加することが可能なアクチュエータを用いて、車両に作用している加速度と同方向の力（すなわち、ユーザに働く慣性力とは反対方向の力）を被操作体に付加することで、被操作体を操作する際に、慣性力と同方向に係る操作には通常よりも強い力を要し、慣性力と反対方向に係る操作には通常よりも弱い力で済むことから、ユーザは、慣性力を受けている状態であっても良好な操作感を得ることができる。
【０００９】
次に、本発明の車載用操作装置では、
被操作体が操作されている方向を検出する操作方向検出手段を備え、
作動制御手段は、
被操作体が操作されている方向に抗する操作反力を被操作体に付加するようアクチュエータを制御するとともに、
車両に加速度が作用している場合に、加速度と同方向の力を当該操作反力に合成して被操作体に付加するようアクチュエータを制御するように構成することができる。
【００１０】
上記本発明によると、被操作体が操作されている方向に抗する操作反力を被操作体に付加することで、ユーザは被操作体の操作感を得ることができるとともに、車両に加速度が作用している場合に、車両に作用している加速度と同方向の力（すなわち、ユーザに働く慣性力とは反対方向の力）を当該操作反力に合成して被操作体に付加することで、操作している被操作体に対して慣性力の影響が的確に反映されることになるため、ユーザは、慣性力を受けている状態であっても違和感を感じることなく被操作体を操作することができる。
【００１１】
次に、本発明の車載用操作装置では、
加速度検出手段は、車両に作用する加速度の大きさを検出し、
作動制御手段は、加速度と同方向の力を、車両に作用している加速度の大きさに応じた大きさで被操作体に付加するようアクチュエータを制御するように構成することができる。
【００１２】
上記本発明によると、加速度と同方向の力（すなわち、ユーザに働く慣性力とは反対方向の力）を、車両に作用している加速度の大きさに応じた大きさで被操作体に付加することで、被操作体に対して慣性力の影響が的確に反映されることになるため、ユーザは、慣性力を受けている状態であっても違和感を感じることなく被操作体を操作することができる。
【００１３】
次に、本発明の車載用操作装置では、
被操作体は、ユーザが接触する接触面に沿った方向に可動なように構成することができる。
【００１４】
上記本発明によると、被操作体が接触面に沿った方向に可動なように構成されている場合には、ユーザは被操作体との摩擦力を利用して操作を行うことから、操作時においてユーザの手は被操作体に接触しているだけであり（すなわち、例えばスティック形状などの把持した状態で操作を行うものとは異なる）、慣性力の影響を特に受けやすい。従って、被操作体がこのように構成されている場合には、上述の如く、加速度と同方向の力（すなわち、ユーザに働く慣性力とは反対方向の力）を被操作体に付加するようにアクチュエータを制御する意義が特に大きい。
【００１５】
次に、本発明の車載用操作装置では、
被操作体は、可動域のうち端部を除いた箇所において、ユーザが接触する接触面の面内方向のいずれにも可動なように構成することができる。
【００１６】
上記本発明によると、被操作体が、可動域のうち端部を除いた箇所において、接触面の面内方向のいずれにも可動なように構成されていることによって、アクチュエータが被操作体に対して車両に作用している加速度と同方向の力（すなわち、ユーザに働く慣性力とは反対方向の力）を的確に付加することができるので、ユーザは、慣性力を受けている状態であってもより良好な操作感を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、一実施形態に係る車載用操作装置１の電気的ブロック図の概略を示す図である。車載用操作装置１は、車両に搭載された表示装置６の画面に対応した位置を指定するポインティングデバイスとして構成されており、車両のインストルメントパネル等に取り付けられたハプティックデバイス（触覚装置）２と、これを制御するコントローラ（作動制御手段）１０と、を備える。ハプティックデバイス２は、ユーザにより操作されるトラックボール部（被操作体）２１を有しており、コントローラ１０は、操作されている方向に抗する操作反力をトラックボール部２１に付加するようモータ３１，３２を制御するとともに、加速度センサ５１により検知される加速度と同方向の力（すなわち、ユーザに働く慣性力とは反対方向の力）を操作反力に合成してトラックボール部２１に付加するようモータ３１，３２を制御する。以下、各々の詳細について説明する。
【００１８】
（１）車載用操作装置の構成
（１−１）ハプティックデバイス
ハプティックデバイス２では、筐体２８がトラックボール部２１の操作面２１ａを露出させた状態でこれを保持している。図２は、ハプティックデバイス２の外観の概略を示す図である。ハプティックデバイス２は、表示装置６の画面に対応した位置を指定するためのトラックボール部２１の他に、その位置に対応付けられた操作を選択するための決定スイッチ２０１と、元の画面に戻すための戻りスイッチ２０２とを外面に有している。
【００１９】
トラックボール部２１ａは、球面状の操作面２１ａを有しており、その裏側からは支柱２４が延出し、収納部２７に差し込まれている。支柱２４の途中には球状部２２が形成され、収納部２７に設けられている軸受２３でこれを支持することにより、支柱２４は収納部２７に対して揺動自在に支承されている。
【００２０】
このように構成されることで、トラックボール部２１は、ユーザが接触する接触面である操作面２１ａに沿った方向に可動とされており、ユーザが自身の手（指先）とトラックボール部２１との摩擦力を利用して操作を行うタッチ操作式とされている。
【００２１】
また、トラックボール部２１は、操作面２１ａに沿った半球状の可動域とされ、その範囲内で自在に動かすことができる。すなわち、ユーザは、自身の手（指先）が操作面２１ａに接触した箇所から、その接触面の面内方向のいずれの方向（３６０度）にも動かすことができる（可動域の端部を除く）。
【００２２】
トラックボール部２１の操作面２１ａは、軸受２３に指示されている球状部２２を中心とする球面とされている。また、操作面２１ａの中央部には、ユーザに中心位置を知らせるための突起部２９が設けられている。
【００２３】
収納部２７には、トラックボール部２１が操作されている方向（操作方向）を検出するオプティカルイメージセンサ（操作方向検出手段）４１が設置されている。オプティカルイメージセンサ４１は、図示しない光源とともに収納部２７内の底面に実装されている。他方、トラックボール部２１から延出する支柱２４の下端には、軸受２３に支持されている球状部２２を中心とする球面状の端面２５ａを有する下端部２５が設けられており、この端面２５ａには、所定の検出パターンが形成されている。
【００２４】
操作方向の検出には、光源から光を照射し、下端部２５の端面２５ａに形成された検出パターンの像を導光管２６を介してオプティカルイメージセンサ４１に導くことにより、支柱２４の揺動方向と揺動量（揺動角度）、すなわちＸ−Ｙ直交座標におけるトラックボール部２１の操作量を検出することができるようになっている。オプティカルイメージセンサ４１により検出された位置検出信号は、コントローラ１０に対してフィードバックされる。なお、操作方向検出手段としては、直交するＸ軸，Ｙ軸にそれぞれ設けられたフォトエンコーダ等を適用することもできる。
【００２５】
収納部２７には、トラックボール部２１に対して操作が許容される方向に沿って力を付加することが可能なアクチュエータとしてのモータ３１，３２も設置されている。モータ３１，３２は、直交するＸ軸，Ｙ軸に対してそれぞれ設けられており、支柱２４と図示しないシャフトを介して接続され、その回転運動を軸線方向に沿った直線運動に変換して支柱２４に伝えることで、トラックボール部２１に対して力を与える。このモータ３１，３２は、コントローラ１０からの駆動信号に基づき、トラックボール部２１に対して操作方向に抗する操作反力を付加するように動作する。
【００２６】
トラックボール部２１に対して力を付加するアクチュエータとしては、モータ等の回転式のものに限らず、例えば流体圧シリンダ等の往復動式のものを適用可能であるし、他にも、支柱２４や下端部２５の動作を制動する電磁ブレーキ等の制動手段であってもよい。なお、支柱２４や下端部２５の動作を制動する手段であっても、トラックボール部２１の操作方向に対してブレーキをかける（操作方向とは反対方向へ力を付加する）ことから、操作が許容される方向に沿って力を付加することが可能なものと言える。
【００２７】
以上のように構成されるハプティックデバイス２は、トラックボール部２１のユーザの手（指先）が触れる頂部付近において操作方向が車両の水平方向となるように、インストルメントパネル等に設置されている。このように設置することで、後述するように車両に水平方向の加速度が作用した場合でも、その影響を軽減してユーザに良好な操作感を与えることができる。
【００２８】
（１−２）コントローラ
コントローラ１０は、ハプティックデバイス２の制御を司るコントローラＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００を備える。コントローラＥＣＵ１００は、ＣＰＵ１０１，ＲＯＭ１０２，ＲＡＭ１０３，入力ポート１０９，出力ポート１０８がバス１０５を介して接続されたマイクロプロセッサからなる。また、車内ネットワークを構築するシリアル通信バス９とコントローラＥＣＵ１００内部のバス１０５とは、シリアル通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０６を介して接続されている。ＲＯＭ１０２は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム及びそれに必要なデータを記憶している。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１がプログラムを実行する際に作業領域として利用される。
【００２９】
また、コントローラ１０は、オプティカルイメージセンサ４１からフィードバックされる位置検出信号をディジタル変換して入力ポート１０９に入力するＡ／Ｄ変換回路４５も備える。また、コントローラ１０は、オプティカルイメージセンサ４１からフィードバックされた位置検出信号を基にコントローラＥＣＵ１００で演算され、出力ポート１０８から出力された制御信号に基づいてハプティックデバイス２に内蔵されたモータ３１，３２を駆動するドライバ回路３５も備える。
【００３０】
コントローラ１０は、オプティカルイメージセンサ４１からフィードバックされる位置検出信号によってトラックボール部２１が操作されている方向を検知すると、その操作方向に抗する操作反力を付加するようにモータ３１，３２を駆動する。ここで、トラックボール部２１の操作位置に応じてどの程度の操作反力を付加するかという操作反力パターンは（具体例は後述）、操作反力パターンデータ１０２ａとしてＲＯＭ１０２に記憶されている。
【００３１】
シリアル通信バス９には、加速度センサ（加速度検出手段）５１を有する制御系ＥＣＵ５５が接続されており、コントローラ１０は、通信によって車両に作用する加速度の方向および大きさを取得する。加速度センサ５１には、少なくとも水平方向において直交する２軸方向の加速度を検出可能な２軸または３軸の加速度センサを用いることができる。また、車両の進行方向と水平方向において直交する方向（横方向）の加速度を検出する場合は、車両が回転する速度（ヨーレート）を検出するヨーレートセンサを援用することもできる。
【００３２】
コントローラ１０は、トラックボール部２１に上述したような操作反力を付加する制御を行うとともに、加速度センサ５１によって検出した加速度の方向および大きさに基づき、該加速度と同方向で、該加速度の大きさに応じた大きさの力を操作反力に合成してトラックボール部２１に付加するようモータ３１，３２を駆動する。
【００３３】
シリアル通信バス９には、車両のインストルメントパネルに配された表示装置６が接続されており、コントローラ１０は、オプティカルイメージセンサ４１からフィードバックされる位置検出信号や決定スイッチ２０１の押下検出信号を表示装置６へ送信する。表示装置６は、位置検出信号や押下検出信号を受信すると、トラックボール部２１の操作方向に対応付けて画面に表示されている各種操作を実行するための処理を行う。このように、車載用操作装置１は、表示装置６の画面に対応した位置を指定するポインティングデバイスとして機能する。
【００３４】
（２）車載用操作装置の作動
車載用操作装置１のコントローラ１０は、オプティカルイメージセンサ４１からフィードバックされる位置検出信号によってトラックボール部２１が操作されている方向を検知すると、その操作方向に抗する操作反力を付加するようにモータ３１，３２を駆動するとともに、車両に作用する加速度に応じて当該操作反力を補正することでユーザに良好な操作感を与えるべく、図６および図７のフローチャートに示す処理を平行して行う。
【００３５】
図６は、反力補正値を算出する処理のフローチャートを示す図である。まず、コントローラ１０は、加速度センサ５１により検出される加速度に基づき、車両に作用する加速度の大きさの所定時間における平均値を算出する（Ｓ１）。ここで、平均値を算出するのは、車両の振動や不用意なハンドル操作などによって車両に突発的な加速度が働いた場合に、それがトラックボール部２１の操作反力に影響してしまうことを防ぐためである。次に、コントローラ１０は、算出した平均値に基づき車両に加速度が発生しているか否かを判断する（Ｓ２）。車両に加速度が発生しているか否かは、算出した平均値の絶対値が０であるか否かによって判断する。加速度が発生している場合には（Ｓ２：YES）、加速度の大きさに対応する反力補正値を算出する（Ｓ３）。具体的には、算出した平均値に所定の係数を掛け合わせることにより反力補正値を算出する。または、算出した平均値に対応する反力補正値を照合するためのテーブルをＲＯＭ１０２に記憶させるようにしても良い。なお、微小な加速度に対しては操作反力を補正しないようにするために、算出した平均値が所定以上の場合にのみ、反力補正値を算出するようにしても良い。
【００３６】
図７は、算出した反力補正値に基づいて操作反力を補正する処理のフローチャートを示す図である。まず、コントローラ１０は、操作方向検出用の操作反力ギャップをトラックボール部２１に付与する（Ｔ１）。これは、図３（ｂ），図４（ｂ），図５（ｂ）に示す操作反力パターン８のように、トラックボール部２１の中心位置（基本位置）の近傍で操作反力をその周囲よりも弱くして（弱部分８２）、この範囲でトラックボール部２１の動き出しを検出するためである。なお、トラックボール部２１の中心位置（基本位置）の近傍で操作反力をその周囲よりも強くしても良い。
【００３７】
次に、コントローラ１０は、ユーザによるハプティックデバイス２の操作が開始されると、すなわちトラックボール部２１の動き出しを検出すると（Ｔ２：YES）、その操作方向を検出して、操作方向をＸ成分とＹ成分とに分解する（Ｔ３）。ここで、Ｙ方向とは車両の進行方向（前後方向）、Ｘ方向とは車両の進行方向と水平方向において直交する方向（横方向）である。
【００３８】
そして、コントローラ１０は、分解した操作方向のＸ成分と加速度のＸ成分、分解した操作方向のＹ成分と加速度のＹ成分を比較して、互いに同方向であるか逆方向であるかを判断する（Ｔ４，Ｔ５）。
【００３９】
操作方向のＸ成分と加速度のＸ成分が逆方向の場合には（Ｔ４：逆方向）、操作方向のＸ成分とユーザに働く慣性力のＸ成分とが同方向となり、ユーザにとって操作が通常よりも軽くなり違和感を感じることから、操作反力（操作方向とは逆方向）のＸ成分に対して上述の反力補正値を加えて強補正することで、ユーザが感じる違和感を軽減する（Ｔ６）。換言すると、操作反力は操作方向と逆方向に印加されることから、強補正は操作反力に対して同方向の力を加えることになる。
【００４０】
他方、操作方向のＸ成分と加速度のＸ成分が同方向の場合には（Ｔ４：同方向）、操作方向のＸ成分とユーザに働く慣性力のＸ成分とが逆方向となり、ユーザにとって操作が通常よりも重くなり違和感を感じることから、操作反力（操作方向とは逆方向）のＸ成分に対して上述の反力補正値を引いて弱補正することで、ユーザが感じる違和感を軽減する（Ｔ７）。なお、これらの関係は、Ｙ方向についても同様である（Ｔ５：逆方向→Ｔ８／同方向→Ｔ９）。
【００４１】
そして、コントローラ１０は、上記のような強補正（操作反力に対して同方向の力）または弱補正（操作反力に対して逆方向の力）を操作反力に合成するようにモータ３１，３２を駆動することで、補正された操作反力をトラックボール部２１に対して付加する（Ｔ１０）。以上の処理は、コントローラ１０が、ユーザによるハプティックデバイス２の操作が停止されるまで、すなわちトラックボール部２１の動作が停止するまで続けられる（Ｔ１１）。
【００４２】
なお、このような処理に限らず、例えば、ハプティックデバイス２のトラックボール部２１にタッチセンサを設け、タッチセンサがユーザの接触を感知している間のみ、操作方向を検出して補正した操作反力をトラックボール部２１に付加する処理（Ｔ３ないしＴ１０の処理）を行うようにすることもできる。
【００４３】
以下、操作反力パターンの具体例について、図３ないし図５を用いて説明する。通常時（加速度が作用していない時）、ハプティックデバイス２のトラックボール部２１には、図３（ｂ），図４（ｂ），図５（ｂ）に示す操作反力パターン８に従った操作反力が付加されている。具体的には、トラックボール部２１の可動域の端部に沿っては、端部が近づいたことをユーザに知らせるために、操作反力の強部分８３が設けられている。強部分８３の内側には、実行する操作に対応する領域に入ったことをユーザに知らせるために、操作反力の弱部分８２が設けられている。その内側は、通常部分８１となっている。なお、上述したように、中心位置（基本位置）の近傍にも、トラックボール部２１の動き出しを検出するために、操作反力の弱部分８２が設けられている。
【００４４】
また、図３（ｃ），図４（ｃ），図５（ｃ）に示すように、表示装置６の画面６１には、トラックボール部２１の操作方向に対応付けて各種操作を表す表示６２〜６５が表示されている。この表示例はオーディオ操作の場合であり、Ｙ＋方向の操作は停止（表示６２），Ｙ−方向の操作は再生（表示６５），Ｘ＋方向の操作は早送り（表示６３），Ｘ−方向の操作は巻戻し（表示６４）に対応する。そして、トラックボール部２１を各方向に操作した場合に操作反力が弱部分８２となる位置が実行するオーディオ操作に対応する領域とされ、この領域で決定スイッチ２０１が押下げされることでオーディオ操作が選択される。
【００４５】
そして、車両に加速度が作用した場合には、以上のような操作反力に対して強補正または弱補正が施されてトラックボール部２１に付加される。図３は直進加速の場合、図４はカーブ走行の場合、図５は加速＋カーブ走行の場合に関する説明図である。
【００４６】
直進加速の場合、図３（ａ）に示すように、車両７１には加速方向（図では車両７１の前方向）に加速度が発生するので、車両７１に乗車しているユーザ７２にはそれとは反対方向（図では車両７１の後方向（Ｙ−方向））に慣性力が働く。そのため、このままであると、ユーザ７２は、トラックボール部２１を慣性力と同方向（Ｙ−方向）へ操作する場合には操作感を通常よりも軽く感じ、他方、慣性力と反対方向（Ｙ＋方向）へ操作する場合には操作感を通常よりも重く感じる。
【００４７】
そこで、慣性力と同方向（Ｙ−方向）への操作の場合には、トラックボール部２１に付加する操作反力に上述の反力補正値を加えて強補正することでユーザが感じる違和感を軽減する。すなわち、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、慣性力と同方向（Ｙ−方向）への操作に対しては、通常パターン８８から反力補正値を加えた強補正パターン８９をトラックボール部２１に付与する。
【００４８】
他方、慣性力と反対方向（Ｙ＋方向）への操作の場合には、トラックボール部２１に付加する操作反力に上述の反力補正値を引いて弱補正することでユーザが感じる違和感を軽減する。すなわち、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、慣性力と反対方向（Ｙ＋方向）への操作に対しては、通常パターン８８から反力補正値を引いた弱補正パターン８７をトラックボール部２１に付与する。
【００４９】
カーブ走行の場合、図４（ａ）に示すように、車両７１にはカーブ軌道の中心方向（図では車両７１の右方向）に加速度が発生するので、車両７１に乗車しているユーザ７２にはそれとは反対方向（図では車両７１の左方向（Ｘ−方向））に慣性力が働く。そのため、このままであると、ユーザ７２は、トラックボール部２１を慣性力と同方向（Ｘ−方向）へ操作する場合には操作感を通常よりも軽く感じ、他方、慣性力と反対方向（Ｘ＋方向）へ操作する場合には操作感を通常よりも重く感じる。
【００５０】
そこで、慣性力と同方向（Ｘ−方向）への操作の場合には、トラックボール部２１に付加する操作反力に上述の反力補正値を加えて強補正することでユーザが感じる違和感を軽減する。すなわち、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、慣性力と同方向（Ｘ−方向）への操作に対しては、通常パターン８５から反力補正値を加えた強補正パターン８６をトラックボール部２１に付与する。
【００５１】
他方、慣性力と反対方向（Ｘ＋方向）への操作の場合には、トラックボール部２１に付加する操作反力に上述の反力補正値を引いて弱補正することでユーザが感じる違和感を軽減する。すなわち、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、慣性力と反対方向（Ｘ＋方向）への操作に対しては、通常パターン８５から反力補正値を引いた弱補正パターン８４をトラックボール部２１に付与する。
【００５２】
加速＋カーブ走行の場合、図５（ａ）に示すように、車両７１には加速方向（図では車両７１の前方向）とカーブ軌道の中心方向（図では車両７１の右方向）とに加速度が発生するので、車両７１に乗車しているユーザ７２にはそれらとは反対方向（図では車両７１の後方向（Ｙ−方向）と左方向（Ｘ−方向））に慣性力が働く。そこで、トラックボール部２１に付加する操作反力に上述の２つの場合と同様の補正を施す。
【００５３】
なお、操作反力パターンは上述した形態に限らず、様々なパターンとすることができる。図８に、操作反力パターンと画面表示の変形例を示す。図は直進加速の場合である。図８（ｃ）に示すように、画面には、ナビゲーション装置やオーディオ装置など種々の車載装置の操作を一括して行うための選択ボタン６０１〜６０６が表示されている。この場合、図８（ｂ）に示すように、操作反力パターン８は、トラックボール部２１の可動域において、選択ボタン６０１〜６０６の表示位置に対応させた位置に、実行する操作に対応する領域に入ったことをユーザに知らせるための弱部分８２が設けられている。この弱部分８２の位置で決定ボタン２０１が押下げされることで、選択ボタン６０１〜６０６のそれぞれに対応する操作が実行される。また、当該画面表示は、図３（ｃ）等に示すオーディオ操作画面が表示されている状態から、ハプティックデバイス２の戻りスイッチ２０２が押下げされることで遷移する。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの形式に限定されるものではなく、これらに具現された発明と同一性の範囲内において適宜変更して実施し得る。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】車載用操作装置の電気的ブロック図の概略を示す図
【図２】車載用操作装置の一部であるハプティックデバイスの外観の概略を示す図
【図３】車両が直進加速する場合の加速度方向，操作反力パターン，表示装置の表示例を説明する図
【図４】車両がカーブ走行する場合の加速度方向，操作反力パターン，表示装置の表示例を説明する図
【図５】車両が直進加速およびカーブ走行する場合の加速度方向，操作反力パターン，表示装置の表示例を説明する図
【図６】反力補正値を算出する処理を表すフローチャート
【図７】反力パターンの補正処理を表すフローチャート
【図８】図３の変形例を示す図
【符号の説明】
【００５６】
１ 車載用操作装置
２ ハプティックデバイス（触覚装置）
２１ トラックボール部（被操作体）
２１ａ 操作面
１０ コントローラ（作動制御手段）
３１，３２ モータ（アクチュエータ）
４１ オプティカルイメージセンサ（操作方向検出手段）
５１ 加速度センサ（加速度検出手段）
６ 表示装置
８ 操作反力パターン
８１ 操作反力の通常部分
８２ 操作反力の弱部分
８３ 操作反力の強部分
８７ 操作反力（Ｘ方向）の弱補正パターン
８８ 操作反力（Ｘ方向）の通常パターン
８９ 操作反力（Ｘ方向）の強補正パターン
８４ 操作反力（Ｙ方向）の弱補正パターン
８５ 操作反力（Ｙ方向）の通常パターン
８６ 操作反力（Ｙ方向）の強補正パターン
１００ コントローラＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に乗車しているユーザにより操作される被操作体と、
前記被操作体に対し、操作が許容される方向に力を付加することが可能なアクチュエータと、
車両に作用する加速度の方向を検出する加速度検出手段と、
車両に作用している加速度と同方向の力を前記被操作体に付加するよう前記アクチュエータを制御する作動制御手段と、
を備えることを特徴とする車載用操作装置。
【請求項２】
前記被操作体が操作されている方向を検出する操作方向検出手段を備え、
前記作動制御手段は、
前記被操作体が操作されている方向に抗する操作反力を前記被操作体に付加するよう前記アクチュエータを制御するとともに、
車両に加速度が作用している場合に、前記加速度と同方向の力を当該操作反力に合成して前記被操作体に付加するよう前記アクチュエータを制御する請求項１に記載の車載用操作装置。
【請求項３】
前記加速度検出手段は、車両に作用する加速度の大きさを検出し、
前記作動制御手段は、前記加速度と同方向の力を、車両に作用している加速度の大きさに応じた大きさで前記被操作体に付加するよう前記アクチュエータを制御する請求項１または２に記載の車載用操作装置。
【請求項４】
前記被操作体は、ユーザが接触する接触面に沿った方向に可動とされてなる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車載用操作装置。
【請求項５】
前記被操作体は、可動域のうち端部を除いた箇所において、ユーザが接触する接触面の面内方向のいずれにも可動とされてなる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車載用操作装置。
【請求項１】
車両に乗車しているユーザにより操作される被操作体と、
前記被操作体に対し、操作が許容される方向に力を付加することが可能なアクチュエータと、
車両に作用する加速度の方向を検出する加速度検出手段と、
車両に作用している加速度と同方向の力を前記被操作体に付加するよう前記アクチュエータを制御する作動制御手段と、
を備えることを特徴とする車載用操作装置。
【請求項２】
前記被操作体が操作されている方向を検出する操作方向検出手段を備え、
前記作動制御手段は、
前記被操作体が操作されている方向に抗する操作反力を前記被操作体に付加するよう前記アクチュエータを制御するとともに、
車両に加速度が作用している場合に、前記加速度と同方向の力を当該操作反力に合成して前記被操作体に付加するよう前記アクチュエータを制御する請求項１に記載の車載用操作装置。
【請求項３】
前記加速度検出手段は、車両に作用する加速度の大きさを検出し、
前記作動制御手段は、前記加速度と同方向の力を、車両に作用している加速度の大きさに応じた大きさで前記被操作体に付加するよう前記アクチュエータを制御する請求項１または２に記載の車載用操作装置。
【請求項４】
前記被操作体は、ユーザが接触する接触面に沿った方向に可動とされてなる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車載用操作装置。
【請求項５】
前記被操作体は、可動域のうち端部を除いた箇所において、ユーザが接触する接触面の面内方向のいずれにも可動とされてなる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車載用操作装置。
【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２００７−１６８６３９（Ｐ２００７−１６８６３９Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７０００４（Ｐ２００５−３７０００４）
【出願日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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