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技術 入力装置

出願人 株式会社東海理化電機製作所
発明者 長坂近夫
出願日 2009年5月11日 (10年3ヶ月経過) 出願番号 2009-114605
公開日 2010年11月18日 (8年9ヶ月経過) 公開番号 2010-262581
状態 特許登録済
技術分野 表示による位置入力
主要キーワード 調整目標位置 入力決定ボタン 導電線材 リニアスライド 操作メニュ 検知プロセス 選択確定処理 位置制御動作
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年11月18日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

回転操作部またはスライド可能な位置入力部とこれの近傍に設けられた入力決定ボタンを有し、入力操作性に優れると共に入力時の入力位置ブレを抑制して入力位置精度の高い入力装置を提供する。

解決手段

回転操作を行うロータリ検出器125を備えた回転操作部と、移動により入力位置の検出を行なうとX、Yリニアエンコーダ170共にこの入力位置の調整を行なう駆動部としてのボイスコイルモータ160を備えた位置調整部と、この位置調整部と一体的に設けられ、ロータリ検出器125、X、Yリニアエンコーダ170により定められた位置を押圧により入力操作する位置入力部としてのプッシュスイッチ126を備えた入力デバイス部100と、ロータリ検出器125の出力信号が第1の閾値以上のとき、入力デバイス部100の入力位置と調整目標位置との差に基づいて吸込保持力を発生させ、入力デバイス部100を回転操作開始時点の方向へ位置制御する制御部200と、を有して構成する。

概要

背景

従来、ロータリ検出器プッシュスイッチ及びスライドスイッチの機能を併せ持つ位置入力部と、押しボタンスイッチとから構成される入力装置がある(例えば、特許文献1参照)。

この入力装置は、表示部に初期画面が表示され、操作者が位置入力部を動かすと、初期画面がメニュー画面切り換わり、そのまま位置入力部を回転、スライド、押圧することにより電装品操作項目の選択や確定操作を行う。制御部は、入力部からの出力に基づき、電装品の操作項目の選択や確定操作に基づく制御処理及び制御ユニットとの通信を行う。

この入力装置によれば、制御手段が、位置入力部の回転方向変位を検出して操作メニューの同一階層の操作項目のうちの1つを選択状態とするように操作メニューを表示し、位置入力部のスライド方向の変位を検出して選択状態とされている操作項目の上位又は下位の操作メニューを表示し、かつ、位置入力部の押圧方向の変位を検出して選択状態とされている操作項目に対する選択確定処理を実行するので、位置入力部を回転、スライド及び押圧操作という一連の操作で階層化された操作項目の選択や確定操作を行うことができる。これにより、押圧操作を繰り返して行う場合に比べ、操作者の操作負担は大幅に軽減されるとされている。

概要

回転操作部またはスライド可能な位置入力部とこれの近傍に設けられた入力決定ボタンを有し、入力操作性に優れると共に入力時の入力位置ブレを抑制して入力位置精度の高い入力装置を提供する。回転操作を行うロータリ検出器125を備えた回転操作部と、移動により入力位置の検出を行なうとX、Yリニアエンコーダ170共にこの入力位置の調整を行なう駆動部としてのボイスコイルモータ160を備えた位置調整部と、この位置調整部と一体的に設けられ、ロータリ検出器125、X、Yリニアエンコーダ170により定められた位置を押圧により入力操作する位置入力部としてのプッシュスイッチ126を備えた入力デバイス部100と、ロータリ検出器125の出力信号が第1の閾値以上のとき、入力デバイス部100の入力位置と調整目標位置との差に基づいて吸込保持力を発生させ、入力デバイス部100を回転操作開始時点の方向へ位置制御する制御部200と、を有して構成する。

目的

本発明の目的は、回転操作部またはスライド可能な位置入力部とこれの近傍に設けられた入力決定ボタンを有し、入力操作性に優れると共に入力時の入力位置ブレを抑制して入力位置精度の高い入力装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

回転操作部と、移動により入力位置の検出を行なうと共に前記入力位置の調整を行なう駆動部を備えた位置調整部と、前記位置調整部により定められた位置を押圧により入力操作する位置入力部とを備えた入力デバイス部と、前記回転操作部の出力信号が第1の閾値以上のとき、前記入力デバイス部の前記入力位置と調整目標位置との差に基づいて吸込保持力を発生させ、前記入力デバイス部を前記回転操作開始時点の方向へ位置制御する制御部と、を有することを特徴とする入力装置

請求項2

前記回転操作部は、前記回転操作部の出力信号が第2の閾値以上になったとき、前記制御部により位置制御された前記入力デバイス部の位置において前記回転操作がされたものと処理することを特徴とする請求項1に記載の入力装置。

請求項3

前記回転操作部は、前記回転操作部の出力信号が第2の閾値以上になったとき、前記調整目標位置において前記回転操作がされたものと処理することを特徴とする請求項1に記載の入力装置。

技術分野

0001

本発明は、入力装置に関し、特に位置入力時の入力位置ブレを抑制する入力装置に関する。

背景技術

0002

従来、ロータリ検出器プッシュスイッチ及びスライドスイッチの機能を併せ持つ位置入力部と、押しボタンスイッチとから構成される入力装置がある(例えば、特許文献1参照)。

0003

この入力装置は、表示部に初期画面が表示され、操作者が位置入力部を動かすと、初期画面がメニュー画面切り換わり、そのまま位置入力部を回転、スライド、押圧することにより電装品操作項目の選択や確定操作を行う。制御部は、入力部からの出力に基づき、電装品の操作項目の選択や確定操作に基づく制御処理及び制御ユニットとの通信を行う。

0004

この入力装置によれば、制御手段が、位置入力部の回転方向変位を検出して操作メニューの同一階層の操作項目のうちの1つを選択状態とするように操作メニューを表示し、位置入力部のスライド方向の変位を検出して選択状態とされている操作項目の上位又は下位の操作メニューを表示し、かつ、位置入力部の押圧方向の変位を検出して選択状態とされている操作項目に対する選択確定処理を実行するので、位置入力部を回転、スライド及び押圧操作という一連の操作で階層化された操作項目の選択や確定操作を行うことができる。これにより、押圧操作を繰り返して行う場合に比べ、操作者の操作負担は大幅に軽減されるとされている。

先行技術

0005

特開2004−70505号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかし、特許文献1に示す入力装置では、入力位置への移動とその位置での回転操作を行なうので位置入力部の変位が生じやすく、操作者の意図した位置からずれた状態で回転操作されてしまうという問題があった。

0007

従って、本発明の目的は、回転操作部またはスライド可能な位置入力部とこれの近傍に設けられた入力決定ボタンを有し、入力操作性に優れると共に入力時の入力位置ブレを抑制して入力位置精度の高い入力装置を提供する。

課題を解決するための手段

0008

[1]本発明は上記目的を達成するため、回転操作部と、移動により入力位置の検出を行なうと共に前記入力位置の調整を行なう駆動部を備えた位置調整部と、前記位置調整部により定められた位置を押圧により入力操作する位置入力部とを備えた入力デバイス部と、前記回転操作部の出力信号が第1の閾値以上のとき、前記入力デバイス部の前記入力位置と調整目標位置との差に基づいて吸込保持力を発生させ、前記入力デバイス部を前記回転操作開始時点の方向へ位置制御する制御部と、を有することを特徴とする入力装置を提供する。

0009

[2]前記回転操作部は、前記回転操作部の出力信号が第2の閾値以上になったとき、前記制御部により位置制御された前記入力デバイス部の位置において前記回転操作がされたものと処理することを特徴とする上記[1]に記載の入力装置であってもよい。

0010

[3]また、前記回転操作部は、前記回転操作部の出力信号が第2の閾値以上になったとき、前記調整目標位置において前記回転操作がされたものと処理することを特徴とする上記[1]に記載の入力装置であってもよい。

発明の効果

0011

本発明によれば、回転操作部またはスライド可能な位置入力部とこれの近傍に設けられた入力決定ボタンを有し、入力操作性に優れると共に入力時の入力位置ブレを抑制して入力位置精度の高い入力装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0012

本発明の実施の形態に係る入力装置の入力デバイス部の回転、スライド及び押圧操作の方向等を示す外観斜視図である。
本発明の実施の形態に係る入力装置の構成ブロック図である。
(a)は、本発明の実施の形態に係る入力装置の入力デバイス部の構成を示す斜視図であり、(b)は、ボイスコイルモータ160の部分の分解斜視図である。
本発明の実施の形態に係る入力装置のブロック線図である。
本発明の実施の形態に係る入力装置の動作時の信号波形を示すものであり、(a)は、回転量Vθ、(b)は、X、Y方向の位置、(c)は、X、Y方向の吸込み保持力、(d)は、(b)のA部拡大図である。

実施例

0013

(本発明の実施の形態)
本発明の実施の形態に係る入力装置1は、図1に示すように、操作者が入力装置1のロータリボタン120をX移動、Y移動させることにより後述する表示部にカーソル等の位置を表示させ、所望の位置でθ回転操作させてメニュー等を選択し、プッシュ(Z方向)操作することによりその位置を入力する。例えば、自動車車載機器の入力装置として使用でき、具体的には、カーナビゲーション装置の入力、オーディオ機器の入力等に使用できる。また、車載機器の入力装置に限られず、一般機器への入力装置として使用可能である。

0014

本発明の実施の形態に係る入力装置1は、図2図3に示すように、回転操作を行うロータリ検出器125を備えた回転操作部と、移動により入力位置の検出を行なうとX、Yリニアエンコーダ170共にこの入力位置の調整を行なう駆動部としてのボイスコイルモータ160を備えた位置調整部と、この位置調整部と一体的に設けられ、ロータリ検出器125、X、Yリニアエンコーダ170により定められた位置を押圧により入力操作する位置入力部としてのプッシュスイッチ126を備えた入力デバイス部100と、ロータリ検出器125の出力信号が第1の閾値以上のとき、入力デバイス部100の入力位置と調整目標位置との差に基づいて吸込み保持力を発生させ、入力デバイス部100を回転操作開始時点の方向へ位置制御する制御部200と、を有して構成されている。上記のロータリ検出器125、X、Yリニアエンコーダ170、および入力決定ボタンとして機能するプッシュスイッチ126は、ノブ形状のロータリボタン120で共通に操作される。尚、本発明の実施の形態では、上記説明したように、位置調整部と位置入力部としてのプッシュスイッチ126が一体的に設けられた構成としているが、位置調整部の近傍にプッシュスイッチ126が配置されて位置入力できる構成であれば、別体として設けられた構成であってもよい。

0015

入力装置1は、図3に示すように、この入力装置1により動作制御される車載機器300と接続され、また、例えば車載機器300の操作メニュー等を表示してロータリ検出器125、X、Yリニアエンコーダ170により操作メニュー上で位置入力されるカーソル等を表示する表示部400に接続されている。

0016

入力装置1は、ベース110およびベース110を覆うカバー111と、操作者が操作できるようにこのカバー111から突出して取付けられたロータリボタン120と、ベース110に取付けられ、ロータリ検出器125およびプッシュスイッチ126を備えた2次元球面軸受に一端が支持され他端にロータリボタン120が取付けられたノブシャフト130と、X方向にはノブシャフト130と当接しY方向にはノブシャフト130と摺動するX方向へスライド移動可能なXキャリッジ140と、Xキャリッジ140と直交しY方向にはノブシャフト130と当接しX方向にはノブシャフト130と摺動するY方向へスライド移動可能なYキャリッジ150と、Xキャリッジ140およびYキャリッジ150に搭載されそれぞれに力覚付与するボイスコイルモータ160と、Xキャリッジ140およびYキャリッジ150のそれぞれの移動量を検出するためのリニアエンコーダ170と、を有して構成される。

0017

ここで、Xキャリッジ140およびYキャリッジ150は、それぞれベース110に取付けられたX方向およびY方向へスライド移動可能なリニアスライドガイド180に支持されている。

0018

また、ボイスコイルモータ160は、入力位置の調整を行なう駆動部として機能し、Xキャリッジ140またはYキャリッジ150に固定されるボイスコイル161と、マグネット166と軟磁性材料ヨーク167で形成される磁気回路165と、で構成される。ボイスコイル161は、所定の導電線材162がコイル状に巻回されて形成されており、磁気回路165から発生する磁束が導電線材162を横切るように配置されている。これにより、導電線材162に通電されたボイスコイル161は、フレミングの左手の法則により電磁力を受け、Xキャリッジ140またはYキャリッジ150に駆動力を作用させて、操作者に力覚を付与すると共に、後述する吸込み保持力を制御対象(ロータリボタン120)に作用させて入力位置の調整を行なう。

0019

制御部200は、インターフェース(図示省略)を介して図2に示すように、ロータリ検出器125、X、Yリニアエンコーダ170、およびプッシュスイッチ126と接続されている。制御部200は、CPU(Central Processing Unit)と閾値等のパラメータ制御プログラムを記憶した記憶部等、から構成される。

0020

ロータリ検出器125は、ロータリエンコーダからの検出パルスを制御部200に出力し、制御部200でパルスカウントにより回転角を算出する構成とされている。このロータリ検出器125は、一定時間内の検出パルスをカウントすることにより、回転角に応じた出力電圧として回転量Vθを検出する。また、ポテンショメータ等により絶対位置を検出する構成としてもよい。

0021

X、Yリニアエンコーダ170は、それぞれロータリボタン120のX、Y方向の移動に応じてパルスを制御部200に出力し、制御部200でパルスカウントにより操作速度V、及びそれを積分して移動量(位置情報P)を算出する。尚、リニアエンコーダ170による構成に限られず、ポテンショメータ等により絶対位置を検出する構成としてもよい。

0022

プッシュスイッチ126は、押圧することによりON/OFF動作するものであれば種々のものが使用できる(図5(c)参照)。

0023

図4は、入力装置1のブロック線図であり、調整目標位置X1(Y1)と位置検出部(X、Yリニアエンコーダ170)の出力から誤差負帰還させるフィードバック制御系を構成している。駆動部は、図2、3に示すボイスコイルモータ160であって、図4に示すフィードバック制御により、制御対象であるロータリボタン120の位置を制御して入力位置の調整を行なう。ここで、入力位置の調整は、入力デバイス部の入力位置である位置検出部(X、Yリニアエンコーダ170)で検出される位置座標X(Y)と、調整目標位置X1(Y1)との差に基づいて駆動部(ボイスコイルモータ160)を駆動して制御対象(ロータリボタン120)に吸込み保持力を作用させて入力位置の位置制御を行なう。尚、位置制御の開始は、ロータリボタン120と一体に設けられたロータリ検出器125が所定の閾値を超えた時点である。

0024

(本発明の実施の形態の作用)
上記の位置制御動作図5に示す動作時の信号波形を用いて説明する。

0025

操作者がロータリボタン120をX方向、Y方向に移動させることにより、表示部400に入力位置を示すものとしてカーソル等が表示される。操作者は、上記のような操作により表示部上のカーソル位置を移動させ、入力位置を定める。上記の移動操作と共に、ロータリボタン120をθ回転させることによってメニュー表示等の操作をすることができる。

0026

図5(a)に示すように、時間T0において、ロータリボタン120のθ回転が開始される。回転量Vθが第1の閾値Vth1を越えるとトリガー信号が出力され、時間T1から図4に示したフィードバック制御が開始され、再び第1の閾値Vth1となるまでの時間T3まで、図5(c)に示すようにX(Y)吸込み保持力が制御対象であるロータリボタン120に作用する。

0027

ここで、図5(b)に示すように、吸込み保持力が作用すると、ロータリボタン120の回転操作による入力位置ブレが抑制され、また、回転操作開始時点の方向へ位置制御する入力位置の調整が行なわれる。図5(b)のA部を拡大して図示したものが図5(d)である。時間T0の回転操作開始からロータリボタン120の回転操作により目標座標X0(Y0)から、例えば、上方向に位置座標X(Y)がずれていく。時間T1からX吸込み保持力(Y吸込み保持力)が作用し、時間T1での調整目標位置X1(Y1)と位置座標X(Y)との差に基づいて、ネガティブフィードバックが作用して吸込み保持力が作用することにより、回転操作開始時点の方向への入力位置の調整が行なわれる。

0028

ここで、時間T0の回転操作開始時の位置は回転操作開始時の位置X0(Y0)であり、吸込み保持力による調整目標位置(引き込み位置)はX1(Y1)であるが、図5(a)に示す第1の閾値Vth1を小さく設定することにより調整目標位置X1(Y1)を回転操作開始位置X0(Y0)に近づけることができる。例えば、第1の閾値Vth1を制御部200のコンパレータ回路ノイズレベル以上の可能な限り小さい値に設定することにより、操作分解能以下の実用上問題ないレベル調整誤差(引き込み誤差)にすることができる。

0029

また、別の実施の形態として、プッシュスイッチ126に静電センサを備えることにより、時間T0の回転操作開始時の回転操作開始時の位置X0(Y0)を制御目標として、上記示したようなネガティブフィードバックを行なうことが可能である。

0030

図5(a)に示す第2の閾値Vth2までロータリボタン120の回転操作が行なわれると、T2における位置を入力位置として決定するトリガー信号が出力される。この時間T2における位置X2(Y2)は、T1〜T2間のフィードバック制御により吸込み保持力が制御対象であるロータリボタン120に作用して引き込まれた調整目標位置X1(Y1)の近傍である。

0031

また、このX2(Y2)が、調整目標位置X1(Y1)から所定値ΔX(ΔY)以上乖離している場合は、X1(Y1)を入力位置として決定してもよい。X2(Y2)+ΔX(ΔY)とX1(Y1)をそれぞれコンパレータで比較して小さい方を出力する回路構成としてもよく、また、制御部200にCPUを備え、X1(Y1)とX2(Y2)を比較する判断ステップを有するアルゴリズムにより処理する構成としてもよい。

0032

(本発明の実施の形態の効果)
上記示した実施の形態によれば、以下のような効果を有する。
(1)時間T1〜T2において、調整目標位置X1(Y1)と位置座標X(Y)との差に基づいて、ネガティブフィードバックにより回転操作開始時点の方向への入力位置の調整を行なうので、入力操作性に優れると共に入力時の入力位置ブレを抑制して入力位置精度の高い入力装置を提供することができる。
(2)操作者の操作自体は、本入力装置1の入力方向であるX、Y、Z、θ方向を独立して操作できず、各方向が混在した操作力になるが、操作者が最も入力したい方向Z(押圧方向)以外の操作に必要な力(X、Y吸い込み保持力)を高めることにより、入力したい方向以外の誤操作量を軽減し、意図する操作結果にすることができる。
(3)回転操作に伴いロータリボタン120がXY移動しても、回転操作開始時点の方向にロータリボタン120を吸い込み制御することにより、回転操作が別のロータリボタン120の方式と同等の操作分解能を得ることができる。これにより、表示画面上でボタン密度を大きく設定することができ、小さな画面面積で多くのボタン配置が可能となる。
(4)操作者が最も入力したい方向以外の操作力(XY保持力)が高まり、操作しづらい状態になることから、操作者の操作が各方向に混在した操作から、特定の操作方向の切り分けた操作習慣に自然に修正することができる。

0033

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。例えば、実施の形態において、感圧センサを追加するのとは別に、プッシュスイッチ126を2段節度スイッチとして、感圧センサの検知プロセスを初段の接点ON、プッシュスイッチのON検出を2段目の接点ONに置き換えてもよい。

0034

1…入力装置、100…入力デバイス部、110…ベース、111…カバー、120…ロータリボタン、125…ロータリ検出器、126…プッシュスイッチ、130…ノブシャフト、140…Xキャリッジ、150…Yキャリッジ、160…ボイスコイルモータ
161…ボイスコイル、162…導電線材、165…磁気回路、166…マグネット、167…ヨーク、170…リニアエンコーダ、180…リニアスライドガイド、200…制御部、300…車載機器、400…表示部

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