專利名稱：觸覺接口裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及觸覺接口裝置，特別涉及提供一種把在操作接口裝置時(shí)得到的阻力感等各種操作感，或者把操縱桿或撥動(dòng)式開關(guān)等多種接口裝置的操作感，由一個(gè)操作部位來提供的裝置。
背景技術(shù)：
在多種類型的電氣·電子設(shè)備中，為了進(jìn)行切換或指示，安裝有撥動(dòng)式開關(guān)或凸出轉(zhuǎn)盤、滑動(dòng)開關(guān)等多種接口裝置。此外，在信息設(shè)備中也利用普通操縱桿或跟蹤球等接口裝置。這些接口裝置，為了容易得知分別所擔(dān)當(dāng)?shù)墓δ艿那袚Q或指示被恰當(dāng)操作，設(shè)計(jì)成由彈簧或橡膠等彈性材料的復(fù)原力供給操作者以獲得操作感。
但是，在如上所述的使用彈性材料的方法中，由于在原理上操作者施加于操作部的壓力不可避免的傳到彈性材料或其支撐部分上，因此，存在有由于彈性材料等的老化或破損，不能供給原本希望得到的反作用力等問題。
此外，在近年的電氣·電子設(shè)備中，由于其設(shè)備所提供的功能的高級(jí)化、復(fù)雜化，而不能將所有的功能都設(shè)置在操作板上，因此，進(jìn)行通過切換模式在一個(gè)開關(guān)上分配多個(gè)功能。但是，被操作的開關(guān)盡管將其功能被切換情況傳遞，但并沒有把最佳的操作感供給操作者。另一個(gè)問題是，如操作板等沒有觸覺上的操作感的接口裝置等，為了追求功能更高級(jí)、更復(fù)雜，接口裝置的操作性正在被破壞。
為解決這些問題，至今完成了若干個(gè)發(fā)明。例如，公開有一種技術(shù)(日本特開2002-109558號(hào)公報(bào))，該技術(shù)可通過將轉(zhuǎn)動(dòng)鈕型操作部在水平方向上移動(dòng)而進(jìn)行功能選擇，同時(shí)通過在旋鈕的旋轉(zhuǎn)方向上進(jìn)行壓力反饋控制，將相應(yīng)功能的操作感供給操作者。此外，還公開有一種技術(shù)(日本特開平9-244866號(hào)公報(bào))，在該技術(shù)中對(duì)應(yīng)根據(jù)語音被選擇的功能，改變(限制)在x，y，z，3軸上動(dòng)作的操作部的自由度，使功能的選擇狀態(tài)易于理解。此外，還揭示有一種技術(shù)(日本特開平10-293644)，在該技術(shù)中為了使觸板操作易于理解，使觸板自體振動(dòng)，從而將點(diǎn)擊感等呈示給操作者。
但是，在日本特開2002-109558號(hào)公報(bào)以及特開平9-244866號(hào)公報(bào)中，由于通過任意旋轉(zhuǎn)方向的控制付與操作感，因此，可以預(yù)見旋轉(zhuǎn)動(dòng)作中操作性能的改進(jìn)，但對(duì)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作以外的動(dòng)作，例如水平移動(dòng)或垂直移動(dòng)以及畫面指示等操作不能供給操作感。
此外，在日本特開平10-293644號(hào)公報(bào)中，記載有在觸板上的開關(guān)動(dòng)作上付與了點(diǎn)擊感并提高操作性能的效果，但要適用于移動(dòng)操作部進(jìn)行切換或調(diào)整的接口上是極其困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種觸覺接口裝置，該裝置可防止隨產(chǎn)生反作用力的構(gòu)件的老化而操作感變化。
另外，本發(fā)明目的還在于提供一種觸覺接口裝置，該裝置可將伴隨旋轉(zhuǎn)動(dòng)作或水平移動(dòng)、垂直移動(dòng)、畫面指示等各種操作的操作感，利用單一操作部位，依靠觸覺提供。
為達(dá)到上述目的，相關(guān)本發(fā)明的觸覺接口裝置具有操作裝置，該操作裝置可由操作者操作；驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置為給操作者提供反作用力，而向上述操作裝置供給驅(qū)動(dòng)力；檢測(cè)裝置，該檢測(cè)裝置檢測(cè)出操作者對(duì)上述操作裝置進(jìn)行著的操作狀況，或上述操作裝置在可動(dòng)范圍內(nèi)的位置，而進(jìn)行信號(hào)輸出；控制裝置，根據(jù)定義了規(guī)格信息的接口定義信息，該規(guī)格信息是作為上述操作裝置應(yīng)動(dòng)作的接口裝置動(dòng)作時(shí)的規(guī)格信息，對(duì)應(yīng)來自上述檢測(cè)裝置的輸出信號(hào)進(jìn)行上述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)控制，其對(duì)應(yīng)由上述檢測(cè)裝置檢測(cè)出的上述操作裝置的操作狀況或位置供給反作用力。
此外，其特征在于其具有存儲(chǔ)上述接口定義信息的存儲(chǔ)裝置。
此外，其特征在于上述控制裝置具有操作判斷部，該操作判斷部根據(jù)來自上述檢測(cè)裝置的輸出信號(hào)判斷操作者的操作狀況。
而且，其特征在于上述存儲(chǔ)裝置中存儲(chǔ)有接口定義信息，該接口定義信息中被定義有多個(gè)作為一個(gè)接口裝置動(dòng)作時(shí)的規(guī)格信息；上述控制裝置，切換到與由上述操作判斷部判斷的操作狀況對(duì)應(yīng)的規(guī)格信息，進(jìn)行上述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)控制。
此外，其特征在于將上述操作裝置的動(dòng)作范圍在近似2維平面內(nèi)動(dòng)作。
而且，其特征在于上述控制裝置根據(jù)接口定義信息驅(qū)動(dòng)控制上述驅(qū)動(dòng)裝置，使上述操作裝置被限制在近似2維平面內(nèi)的一定的近似直線上。
或者，其特征在于上述控制裝置根據(jù)接口定義信息驅(qū)動(dòng)控制上述驅(qū)動(dòng)裝置，使上述操作裝置被限制在近似2維平面內(nèi)的一定的近似圓周上。
此外，其特征在于上述存儲(chǔ)裝置中，存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)多個(gè)接口裝置的接口定義信息；具有用于選擇上述操作裝置動(dòng)作的接口裝置的接口選擇裝置；上述控制裝置，將用于上述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)控制的接口定義信息，切換為與由上述接口選擇裝置選擇的接口裝置對(duì)應(yīng)的接口定義信息。
而且，其特征還在于上述接口選擇裝置與上述操作裝置一體形成。
還有，其特征還在于上述檢測(cè)裝置檢測(cè)出施加于上述操作裝置上的按壓力。
還有，其特征還在于上述控制裝置，切換到與上述檢測(cè)裝置檢測(cè)出的按壓力或按壓力的位移對(duì)應(yīng)的規(guī)格信息，進(jìn)行上述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)控制。
此外，其特征還在于其具有外部連接端子，該外部連接端子將由上述檢測(cè)裝置檢測(cè)出的信號(hào)向外部裝置信號(hào)輸出。
還有，其特征還在于上述控制裝置，根據(jù)由上述操作判斷部的判斷，選擇從上述外部連接端子輸出的信號(hào)。
而且，其特征還在于上述控制裝置，為了顯示正在動(dòng)作的接口裝置，向作為外部裝置的圖像顯示裝置輸出來自上述檢測(cè)裝置的信號(hào)。
而且，其特征還在于上述操作裝置是配設(shè)于上述圖像顯示裝置的畫面上側(cè)。
此外，其特征還在于上述控制裝置，為了輸出動(dòng)作中的接口裝置對(duì)應(yīng)操作者的操作本應(yīng)發(fā)出的聲音，向作為外部裝置的聲音輸出裝置輸出來自上述檢測(cè)裝置的信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明，由于將供給操作者的反作用力利用電氣電路及磁電路置換，因此可將基于向操作裝置施加壓力的機(jī)構(gòu)部分的物理劣化削減。因此，可以提供使用壽命長(zhǎng)、可靠性高的觸覺接口裝置。
此外，可將各種接口裝置的操作感通過一個(gè)操作裝置供給操作者。
此外，對(duì)一個(gè)接口裝置將用于驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)控制的規(guī)格信息，對(duì)應(yīng)操作裝置的操作狀況或位置進(jìn)行切換，由此供給適合于其操作狀況或位置的操作感。
此外，由于能夠從外部連接端子將檢測(cè)信號(hào)向外部裝置輸出，因此通過對(duì)應(yīng)操作狀態(tài)或規(guī)格信息的切換，使顯示圖像或聲音輸出變化，由此可以提供用戶實(shí)用性高的觸覺接口裝置。


圖1是本發(fā)明的觸覺接口裝置的一實(shí)施例概略斜視圖。
圖2是圖1所示觸覺接口裝置除去框體上面的狀態(tài)的俯視圖。
圖3是圖2所示觸覺接口裝置的側(cè)面圖。
圖4是實(shí)施例1中觸覺接口裝置的功能框構(gòu)成圖。
圖5A是表示將實(shí)施例1中觸覺接口裝置作為操縱桿動(dòng)作時(shí)，供給操作部的反作用力。
圖5B是表示將實(shí)施例1中觸覺接口裝置作為操縱桿動(dòng)作時(shí)的、二維方向各軸和各驅(qū)動(dòng)力的關(guān)系的圖。
圖6是涉及實(shí)施例1的其他觸覺接口裝置功能框構(gòu)成圖。
圖7是涉及實(shí)施例2的其他觸覺接口裝置功能框構(gòu)成圖。
圖8A是表示將實(shí)施例2中觸覺接口裝置作為操縱桿動(dòng)作時(shí)，供給操作部的反作用力。
圖8B是表示將實(shí)施例2中觸覺接口裝置作為操縱桿動(dòng)作時(shí)的、二維方向各軸和各驅(qū)動(dòng)力的關(guān)系的圖。
圖9A是表示將實(shí)施例2中觸覺接口裝置的操作部處于ON位置時(shí)，供給操作部的反作用力。
圖9B是表示將實(shí)施例2中觸覺接口裝置的操作部處于ON位置時(shí)的、二維方向各軸和各驅(qū)動(dòng)力的關(guān)系的圖。
圖10A是表示將實(shí)施例2中觸覺接口裝置的操作部處于OFF位置時(shí)，供給操作部的反作用力。
圖10B是表示將實(shí)施例2中觸覺接口裝置的操作部處于OFF位置時(shí)的二維方向各軸和各驅(qū)動(dòng)力的關(guān)系的圖。
圖11是表示將實(shí)施例3中觸覺接口裝置作為滑動(dòng)移位接觸開關(guān)動(dòng)作時(shí)，供給操作部的反作用力和操作部的滯留點(diǎn)的圖。
圖12是表示將實(shí)施例4中觸覺接口裝置作為凸出轉(zhuǎn)盤動(dòng)作時(shí)，供給操作部的反作用力和操作部的滯留點(diǎn)的圖。
圖13是表示實(shí)施例5中觸覺接口裝置的功能框構(gòu)成圖。
圖14是表示將實(shí)施例5中觸覺接口裝置配設(shè)于汽車方向盤上的略圖。
圖15是表示將實(shí)施例5中觸覺接口裝置的操作模式的轉(zhuǎn)移的圖。
圖16A是實(shí)施例6中觸覺接口裝置的概略側(cè)面圖。
圖16B是圖16A的信息處理裝置中沒有任何顯示的狀態(tài)的俯視圖。
圖17是表示實(shí)施例6中安裝觸覺接口裝置的信息處理裝置顯示的滑動(dòng)移位接觸開關(guān)和操作部的位置關(guān)系的顯示畫面例的圖。
圖18是表示實(shí)施例6中安裝觸覺接口裝置的信息處理裝置顯示的凸出轉(zhuǎn)盤和操作部的位置關(guān)系的顯示畫面例的圖。
圖19是表示實(shí)施例7中安裝觸覺接口裝置的開啟刻度的操作板的概略圖。
圖20是表示實(shí)施例7中觸覺接口裝置的操作模式的轉(zhuǎn)移的圖。
圖21是表示實(shí)施例8中安裝了觸覺接口裝置的復(fù)印機(jī)操作板的略圖。
圖22A至圖22D是圖21中所示的各接口裝置中滯留點(diǎn)的概念圖。
圖23A至圖23C是表示實(shí)施例8中單面/雙面印刷的接口裝置狀態(tài)的概念圖。
實(shí)施例1圖1是關(guān)于本發(fā)明觸覺接口裝置的一實(shí)施例的概略立體圖。圖2是圖1所示觸覺接口裝置除去盒體上面的狀態(tài)的俯視圖，圖3是圖2所示的觸覺接口裝置的側(cè)視圖。
本實(shí)施例的觸覺接口裝置2，如由圖1明顯所示，設(shè)置有由與外部裝置進(jìn)行信號(hào)交換用的端子和電源端子構(gòu)成的外部連接端子4，并具有可埋入外部裝置的構(gòu)造。觸覺接口裝置2，大致分為用戶接觸部10和驅(qū)動(dòng)部20以及控制部40。用戶接觸部10具有被操作者所操作的操作部12。在支撐操作部12的基臺(tái)14的中心部分，安裝有發(fā)光部16。而且，在圖2中權(quán)宜性地省略了發(fā)光部16。
驅(qū)動(dòng)部20為了向操作操作部12的操作者供給反作用力，而對(duì)操作部12由電磁供給驅(qū)動(dòng)力。因此，驅(qū)動(dòng)部20，在收容驅(qū)動(dòng)部20的外殼21內(nèi)配設(shè)有磁鐵22、23、24、25，各磁鐵排列成各磁極相對(duì)。磁鐵22～25，在裝置2的厚度方向上被兩極化(分極)，在相鄰的磁鐵間產(chǎn)生磁場(chǎng)。在磁鐵21～25的上方空間，設(shè)置有在各磁鐵21～25間分別配設(shè)的線圈26、27、28、29和安裝各線圈26～29的框架30。根據(jù)弗萊明左手法則，通過對(duì)磁場(chǎng)中在X軸方向上并列設(shè)置的線圈26、28通入規(guī)定方向的電流，從而將處于可動(dòng)狀態(tài)的框架30沿Y軸方向驅(qū)動(dòng)。同樣對(duì)在Y軸方向上并列設(shè)置的線圈27、29通入規(guī)定方向電流，從而將框架30沿X軸方向驅(qū)動(dòng)。因此，若僅在上述線圈組的其中一方通入電流，則可在一維方向上，若對(duì)其雙方通入電流，則可由各一維方向的矢量和表示的二維方向上，驅(qū)動(dòng)框架30。由此，驅(qū)動(dòng)部20，在外殼21內(nèi)具有使框架30可動(dòng)的構(gòu)造。后述的控制部40，利用通過信號(hào)線31向線圈26～29通電進(jìn)行驅(qū)動(dòng)部20的驅(qū)動(dòng)控制，而使框架30位移，安裝于框架30上的操作部12，與框架30的移位連動(dòng)位移，但驅(qū)動(dòng)部20為了向操作者供給反作用力在控制部40的驅(qū)動(dòng)控制下，對(duì)操作部12利用電磁供給驅(qū)動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)部20，可通過例如日本特開2000-330688號(hào)公報(bào)記載的二維操作機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
在外殼21的中心部分，設(shè)置有開口部32，以將發(fā)光部16發(fā)出的光由光傳感器41接收。光傳感器41根據(jù)光檢測(cè)方向檢測(cè)出操作部12的移動(dòng)量，因此，開口部32的大小需要設(shè)定為在操作部12的可動(dòng)范圍內(nèi)不至于阻止光通過的大小。此外，光傳感器41，不僅僅光檢測(cè)方向也可使用光照射位置或從光量進(jìn)行檢測(cè)的方法。
控制部40，具有形成有控制電路的控制基板42，所述控制電路作為控制裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)控制；和在控制基板42上配設(shè)的上述光傳感器41。光傳感器41，通過檢測(cè)出如上所述發(fā)光部16發(fā)出的光來檢測(cè)出操作部12在可動(dòng)范圍內(nèi)的位置。在本實(shí)施例的檢測(cè)裝置，具有該光傳感器41和形成于控制基板42上、檢測(cè)操作者對(duì)操作部12進(jìn)行的操作狀況的檢測(cè)電路(未圖示)。而且，操作部12的可動(dòng)范圍雖然與根據(jù)光傳感器41的光檢測(cè)范圍同義，但實(shí)際上由盒體表面33的開口區(qū)域的大小來決定。
而且，所謂操作者對(duì)操作部12進(jìn)行的操作狀況是指為了獲知欲將操作部12向上下方向及/或左右方向移動(dòng)的行為或欲將操作部12停留在當(dāng)前位置的行為，或者其行為的強(qiáng)度(將操作部12快速或慢速移動(dòng))等操作者怎樣操作操作部或打算怎樣操作等所需要的信息。本實(shí)施例的檢測(cè)電路，為檢測(cè)出該操作者的行為(操作狀況)，而檢測(cè)出施加到操作部12上的速度、加速度及其施加力的方向等?？刂苹?2上還被連接有將檢測(cè)裝置檢測(cè)出的信號(hào)進(jìn)一步向外部裝置輸出的外部連接端子4。
本實(shí)施例中的接觸接口裝置2，如上所述構(gòu)成，通?？紤]將外部連接端子4連接于電氣·電子設(shè)備、信息設(shè)備等外部裝置上，并組裝于外部裝置的盒體內(nèi)使用。因此，包括外殼21的觸覺接口裝置2的盒體，最好由硅鋼板等磁密封材料形成。此外，觸覺接口裝置2的盒體表面33，可與形成裝載其的外部裝置的盒體或圖像顯示畫面等共用。
還有，如后面詳述，本實(shí)施例的觸覺接口裝置2，可利用一個(gè)該裝置2將與操縱桿或撥動(dòng)式開關(guān)、滑動(dòng)桿、鼠標(biāo)(的點(diǎn)擊按鈕)等各種接口裝置相同的操作感供給操作者。將觸覺接口裝置2作為哪一種類型接口裝置來使用，換言之將操作部12像那一種裝置一樣動(dòng)作是通過控制部30中驅(qū)動(dòng)部20的驅(qū)動(dòng)控制來決定。
圖4是本實(shí)施例中觸覺接口裝置2的功能構(gòu)成圖。圖4中對(duì)應(yīng)圖3示出了用戶接口操作部(UI)操作部10、驅(qū)動(dòng)部20及控制部40。其中，控制部40中，包括有上述光傳感器41、由檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)其功能的檢測(cè)部52、由控制電路實(shí)現(xiàn)其功能的控制部56。檢測(cè)部52，檢測(cè)出操作者的操作狀況或操作部50的位置，為通知該操作狀況或位置，向控制部56輸出檢測(cè)信號(hào)。驅(qū)動(dòng)部20，為向操作者供給反作用力，對(duì)操作部12供給驅(qū)動(dòng)力。控制部56，對(duì)應(yīng)來自檢測(cè)部52的輸出信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)部20的驅(qū)動(dòng)控制。
驅(qū)動(dòng)部20，如上所述，根據(jù)控制部56的控制，利用通過操作部12向操作者供給反作用力，而做出操作部12動(dòng)作時(shí)接口裝置通常供給操作者的操作感，但控制部56根據(jù)預(yù)先設(shè)定的接口裝置定義信息進(jìn)行對(duì)驅(qū)動(dòng)部20的驅(qū)動(dòng)控制。關(guān)于該接口定義信息后面進(jìn)行詳細(xì)說明，在這里，首先，以觸覺接口裝置2作為操縱桿動(dòng)作時(shí)為例，對(duì)觸覺接口裝置2的基本動(dòng)作，結(jié)合圖5進(jìn)行說明。
圖5A中為與如圖2一樣從上方俯視觸覺接口裝置2時(shí)的俯視圖，示出觸覺接口裝置2的表面33和操作部12的頂部。圖5B為示出操作部12的位置和驅(qū)動(dòng)部20供給操作部12的驅(qū)動(dòng)力的關(guān)系的圖。在接口定義信息中，將圖5B示出的驅(qū)動(dòng)力施加于驅(qū)動(dòng)部20的方式控制驅(qū)動(dòng)部20。
假設(shè)操作者沿X軸在其正方向上操作操作部12。檢測(cè)部52，將伴隨該操作檢測(cè)出的操作狀況和操作部12的位置，作為檢測(cè)信號(hào)向控制部56輸出。控制部56，一旦根據(jù)來自檢測(cè)部52的檢測(cè)信號(hào)認(rèn)識(shí)到操作部12沿X軸在其正方向上移動(dòng)，則根據(jù)圖5B上模式性所示的預(yù)設(shè)定的接口定義信息，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)部20的驅(qū)動(dòng)控制。即，若參照?qǐng)D5B的X軸上的圖形，就可知在X軸正方向上供給負(fù)方向的驅(qū)動(dòng)力，因此，對(duì)驅(qū)動(dòng)部20輸出那樣的控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)部20，對(duì)基于其控制信號(hào)的操作部12，沿X軸的負(fù)方向、即由箭頭6a表示的X軸的負(fù)方向上施加驅(qū)動(dòng)力。由此，對(duì)操作者供給與操作部12的操作方向相反方向的反作用力。而且，圖5B所示的例中，伴隨從操作部12的中心遠(yuǎn)離所供給的驅(qū)動(dòng)力增加。
另外，假設(shè)操作者在X和Y兩軸的負(fù)方向上操作操作部12。檢測(cè)部52將把隨該操作而檢測(cè)出的操作狀況和操作部12的位置作為檢測(cè)信號(hào)，向控制部56輸出?？刂撇?6根據(jù)檢測(cè)部52的檢測(cè)信號(hào)一旦認(rèn)識(shí)到操作部12沿X軸和Y軸的負(fù)方向上移動(dòng)，則根據(jù)圖5B模式性地示出的預(yù)設(shè)定的接口定義信息，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)部20的驅(qū)動(dòng)控制。即，若參照5B的關(guān)于X軸的曲線，則可知在X軸的負(fù)方向上供給正方向地驅(qū)動(dòng)力。即，若參照?qǐng)D5B關(guān)于Y軸的圖形，則可知在Y軸負(fù)方向上供給正方向的驅(qū)動(dòng)力。即，控制部56，通過向驅(qū)動(dòng)部20輸出控制信號(hào)，通知應(yīng)施加于各軸上的驅(qū)動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)部20，基于該控制信號(hào)對(duì)操作部12施加X軸正方向和Y軸正方向，即施加在矢量6b所示方向上的驅(qū)動(dòng)力。由此，對(duì)操作者施加與操作部12的操作方向相反方向的反作用力。
即，根據(jù)本實(shí)施例，通過根據(jù)圖5B中模式性地示出的接口定義信息驅(qū)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)部20，以將對(duì)應(yīng)檢測(cè)部52的檢測(cè)信號(hào)的方向和強(qiáng)度的驅(qū)動(dòng)力施加于驅(qū)動(dòng)部20，由此將應(yīng)由操縱桿獲得的操作感供給操作者。
在此，對(duì)接口定義信息詳細(xì)描述。
如前所述，控制構(gòu)件，對(duì)應(yīng)輸入的檢測(cè)信號(hào)基于接口定義信息進(jìn)行驅(qū)動(dòng)部20的驅(qū)動(dòng)控制。由于操縱桿裝置的操作部(操縱桿)在2維方向上移動(dòng)，因此，如圖5B所示，可對(duì)于2維方向的動(dòng)作進(jìn)行定義，但若改變圖5B所示圖形線的斜度，則可改變供給操作者的反作用力的強(qiáng)度。假設(shè)若增大圖形線的斜度，則可改變反作用力(阻力感)，由此可提供如操作阻力感或向心力大的操縱桿的操作感。另一方面，若將曲線的斜度變小，則可使反作用力變?nèi)酰纱丝商峁┤绮僮髯枇Ω谢蛳蛐牧π〉牟倏v桿裝置的操作感。由此，在接口定義信息中，定義有作為可在圖5B中模式性地表現(xiàn)的接口裝置(在此為操縱感裝置)動(dòng)作時(shí)的規(guī)格信息。
再者，對(duì)于其詳細(xì)內(nèi)容在后面重新描述，但通過圖5B中可模式性地表現(xiàn)的接口定義信息，驅(qū)動(dòng)部20的驅(qū)動(dòng)力、即作為觸覺接口裝置2的動(dòng)作被定義。即，作為觸覺接口裝置2的動(dòng)作是根據(jù)表示驅(qū)動(dòng)力的圖線形狀而被定義，因此接口定義信息中未必需要設(shè)定接口裝置的種類。在此，由于只定義作為圖5所示的操縱桿裝置動(dòng)作時(shí)的接口定義信息，因此接口定義信息和規(guī)格信息是相同意思。
在上述說明中，為了說明觸覺接口裝置2的基本動(dòng)作，預(yù)先在控制部56內(nèi)部設(shè)定了接口定義信息，作為根據(jù)圖5B提供唯一的反作用力的裝置進(jìn)行了說明。因此，例如，如圖6所示，通過將存儲(chǔ)接口定義信息的存儲(chǔ)部58重新設(shè)定，改寫存儲(chǔ)部58的內(nèi)容，可提供供給所希望的操作感的操縱桿。
在此，將控制部56的動(dòng)作進(jìn)一步詳述，控制部56，由可根據(jù)來自檢測(cè)部52的檢測(cè)信號(hào)識(shí)別的操作部12的存在位置X和目標(biāo)控制位置Xt之間的差別，根據(jù)PID控制決定驅(qū)動(dòng)部20中的輸出F。這些關(guān)系式如下F＝Kp×(X-Xt)+Kd/dt×[(X-Xt)-(X0-Xt0)]+Ki×∫(X-Xt)dt在此，X0為1個(gè)循環(huán)前的檢測(cè)位置、Xt0為1循環(huán)前的目標(biāo)位置。在觸覺接口裝置2的情況，由于干涉中含有操作者的操作，因此若將PID控制的Ki作為0進(jìn)行PD控制則較好。此外，控制循環(huán)是為使在操作部12上不發(fā)生不光滑感而使用至少數(shù)百～1KHz的頻率。根據(jù)這些控制，根據(jù)Kp的操作部12的復(fù)原力(反作用力)如圖5B所示，操作部12如圖5A所示可作為在目標(biāo)位置(本實(shí)施例中為中央)上持有復(fù)原力的操縱桿而動(dòng)作。而且，此時(shí)，所謂上述圖形線的斜度為通過系數(shù)Kp值決定。而且，根據(jù)圖形線的形狀，模式性地表現(xiàn)的規(guī)格信息是根據(jù)表示圖形線的計(jì)算式和該計(jì)算式中所包含的各系數(shù)值的組合來決定。
在本實(shí)施例中說明了將各系數(shù)一定的上述計(jì)算式作為規(guī)格信息預(yù)先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部58中，根據(jù)需要變更規(guī)格信息，但是也可以將各系數(shù)從外部輸入指定，還可以根據(jù)反映控制部56指定的系數(shù)的計(jì)算式來決定輸出F。此時(shí)，系數(shù)可變的計(jì)算式成為規(guī)格信息，通過變更系數(shù)值在操作一個(gè)接口裝置時(shí)，對(duì)操作部12的相同的操作可供給不同的操作感。
根據(jù)本實(shí)施例，在作為操縱桿或開關(guān)等輸入裝置動(dòng)作時(shí)，將供給操作者的操作感不是通過彈性構(gòu)件等材料實(shí)現(xiàn)，而是使用電磁性動(dòng)作的2維執(zhí)行元件(アクチユエ一タ)實(shí)現(xiàn)，因此，可防止作為接口裝置供給的操作感的退化。此外，其動(dòng)作方向也可在旋轉(zhuǎn)方向以外的近似2維平面內(nèi)的方向上供給反作用力。
實(shí)施例2圖7為本實(shí)施例觸覺接口裝置的功能框構(gòu)成圖。并且，在與實(shí)施例1相同的構(gòu)成要素上標(biāo)注了相同的標(biāo)記。此后的實(shí)施例中也將同樣處理。本實(shí)施例中的特征為在圖6所示的裝置結(jié)構(gòu)中，將根據(jù)檢測(cè)部52的輸出信號(hào)判斷操作者的操作狀況的操作判斷部60，設(shè)置于控制部56上。在本實(shí)施例中是結(jié)合圖8對(duì)觸覺接口裝置2作為撥動(dòng)式開關(guān)動(dòng)作的情況進(jìn)行說明。
圖8A圖8B相當(dāng)于實(shí)施例1的圖5A圖5B，由于與圖5的看法基本相同，因此省略說明。
在圖8A中，箭頭6a～6d所示的反作用力的方向的中心設(shè)定為開關(guān)的打開狀態(tài)，箭頭6e～6h所示的反作用力的方向的中心設(shè)定為開關(guān)的閉合狀態(tài)。在圖8A中，作為操作部12的滯留點(diǎn)用點(diǎn)7a、7b分別表示。此外，由于由箭頭6b、6i、6f和箭頭6d、6j、6h表示的反作用力供給操作部12，因此可知操作部12在Y軸上被引導(dǎo)為不會(huì)脫離Y軸。由此控制部56根據(jù)接口定義信息驅(qū)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)部20，使操作部12限制在近似2維平面內(nèi)的一定的近似直線上。若對(duì)反作用力進(jìn)一步詳細(xì)說明，則用箭頭6b、6i、6f和6d、6j、6h表示的反作用力為用于將操作部12限制在近似直線上的反作用力，其中6b、6d、6f、6h也是將操作部12停留在滯留點(diǎn)7a、7b上的反作用力。此外，利用箭頭6a、6c、6e、6g表示的反作用力可以是用于將操作部12在各滯留點(diǎn)7a、7b上滯留的反作用力，其中，箭頭6c、6e更是根據(jù)操作者的意愿將操作部12向鄰接的滯留點(diǎn)移動(dòng)的引導(dǎo)力。
此外，圖8A中示出了用于將操作部12限制在近似直線上的各方向箭頭6b、6i、6f和6d、6j、6h，而圖8B中則示出了對(duì)于直線上的所有位置供給反作用力使其沿Y軸移動(dòng)的情況。
假設(shè)，操作者為開啟開關(guān)而將操作部12向Y軸的正方向上操作。則檢測(cè)部52，將隨該操作檢測(cè)出的操作狀況和操作部12的位置作為檢測(cè)信號(hào)，向控制部56輸出?？刂撇?6，根據(jù)來自檢測(cè)部52的檢測(cè)信號(hào)，在操作部12處于Y軸的正區(qū)域的情況下，控制操作部12使其限制在點(diǎn)7a的位置上。即，若參照?qǐng)D8B的Y軸的圖形，則可知在Y軸正方向上中央附近處，將極強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)力施加到正方向上。即，操作部12由操作者操作從空檔的中心位置移向Y軸的正方向，則可將操作部12進(jìn)一步向正方向積極引導(dǎo)。由此，可以使操作部12的移動(dòng)變平滑。還有，一旦移動(dòng)一些距離，則驅(qū)動(dòng)力下降，表示驅(qū)動(dòng)力的圖形線最終與Y軸交叉。該交叉點(diǎn)7a相當(dāng)于圖8A中的滯留點(diǎn)7a。即，在滯留點(diǎn)7a處驅(qū)動(dòng)力為0，對(duì)于Y軸方向不供給任何反作用力，由此，操作部12，只要沒有外力的施加(通常為操作者施加的操作力)，在點(diǎn)7a的位置上停留。因此，開關(guān)保持打開的狀態(tài)。另一方面，由從空檔的位置將開關(guān)閉合(關(guān)閉)時(shí)，上述動(dòng)作全部相反，在此省略說明。
為了使開關(guān)的動(dòng)作成為不具有誤操作或不穩(wěn)定的準(zhǔn)確的動(dòng)作，對(duì)應(yīng)打開/閉合各種狀態(tài)分別準(zhǔn)備接口定義信息，也可以進(jìn)行滯后動(dòng)作。圖9A、圖9B為操作部12處于開關(guān)打開狀態(tài)時(shí)的、圖10A、圖10B為操作部12處于開關(guān)閉合狀態(tài)時(shí)的相當(dāng)于圖8A、圖8B的圖。在本實(shí)施例中，將圖9及圖10中示出的接口定義信息代替圖8中所示的接口定義信息存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部58，根據(jù)狀態(tài)的變化切換使用。總之，將觸覺接口裝置2作為撥動(dòng)式開關(guān)工作時(shí)的多個(gè)規(guī)格信息被定義在接口定義信息中。如前所述，在本實(shí)施例中設(shè)置有操作判斷部60。操作判斷部60，根據(jù)來自檢測(cè)部52的檢測(cè)信號(hào)、此時(shí)根據(jù)表示由光傳感器41檢測(cè)出的位置的檢測(cè)信號(hào)，在判斷為操作部12位于空檔位置時(shí)，控制部56在所參照的規(guī)格信息為打開時(shí)，根據(jù)圖9的規(guī)格信息向負(fù)方向，規(guī)格信息為閉合時(shí)根據(jù)圖10的規(guī)格信息向正方向，對(duì)同一撥動(dòng)式開關(guān)進(jìn)行不同的驅(qū)動(dòng)控制。
根據(jù)本實(shí)施例，對(duì)于相同的接口裝置設(shè)定多個(gè)規(guī)格信息，對(duì)應(yīng)操作部12的操作狀況或存在位置(本實(shí)施例中為操作部12的位置)可以切換所使用的規(guī)格信息，因此，可以將更接近于原來的接口裝置或比原來的接口裝置更好的操作感供給操作者。
實(shí)施例3在上述實(shí)施例2中，對(duì)作為在打開和閉合兩個(gè)位置滯留的撥動(dòng)式開關(guān)工作的情況進(jìn)行了說明。通過在近似直線上增加該停留位置即滯留點(diǎn)作成幾個(gè)階段，可以實(shí)現(xiàn)多階段選擇開關(guān)一個(gè)形式的滑動(dòng)移位接觸開關(guān)。再者，本實(shí)施例的功能構(gòu)成框構(gòu)成與圖6或圖7相同。
圖11為將實(shí)施例3的觸覺接口裝置作為滑動(dòng)移位接觸開關(guān)工作時(shí)，表示操作部的滯留點(diǎn)7a～7d的圖。在可動(dòng)范圍內(nèi)供給操作部的反作用力如箭頭6a～6c所示，可將圖8至圖10的各(a)中所示的滯留點(diǎn)在近似直線上進(jìn)一步連接表示。此外，圖11中省略了操作部。
圖11中，示出了將操作部12滯留于4點(diǎn)上的滑動(dòng)移位接觸開關(guān)。例如，若為風(fēng)量開關(guān)，則各滯留點(diǎn)7a～7d相當(dāng)于“關(guān)”、“弱”、“中”、“強(qiáng)”的位置，在各滯留點(diǎn)之間移動(dòng)時(shí)供給反作用力。通過取更多的滯留點(diǎn)使其成為大致可連續(xù)移動(dòng)的狀態(tài)，或使在Y軸方向上不會(huì)發(fā)生驅(qū)動(dòng)力，也可以實(shí)現(xiàn)像滑動(dòng)量(スライドボリユ一ム)的動(dòng)作。
但是，雖然在操縱桿中不是問題，在本實(shí)施例中例舉的偶數(shù)個(gè)滯留點(diǎn)的滑動(dòng)移位接觸開關(guān)、或前述的撥動(dòng)式開關(guān)中也實(shí)際上是合適，但在操作部12的可動(dòng)范圍內(nèi)的中心點(diǎn)上沒有滯留點(diǎn)的情況下，控制其動(dòng)作將操作部12作為初始狀態(tài)在任意的滯留點(diǎn)上定位，這一問題是現(xiàn)實(shí)存在的。因此，例如開始作為滑動(dòng)移位接觸開關(guān)的動(dòng)作的情況下，控制部56，根據(jù)來自檢測(cè)部52的信號(hào)可以特定操作部12的當(dāng)前位置，因此根據(jù)接口定義信息控制驅(qū)動(dòng)部20，使操作部12移動(dòng)到預(yù)定的初始位置上停留。作為上述撥動(dòng)式開關(guān)的例子，以閉合位置作為初始位置；作為上述滑動(dòng)移位接觸開關(guān)的例子，以“關(guān)”的位置作為其初始位置是合適的。當(dāng)然，并不限于此，例如，也可以將作為上一回?fù)軇?dòng)式開關(guān)動(dòng)作時(shí)的終止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行存儲(chǔ)，將其作為下一回動(dòng)作時(shí)的初始狀態(tài)。
實(shí)施例4在上述實(shí)施例3中，作為多階段選擇開關(guān)的一方式例舉了滑動(dòng)移位接觸開關(guān)，而在本實(shí)施例中則舉例說明凸出轉(zhuǎn)盤。再者，本實(shí)施例的功能框構(gòu)成與圖7相同。
圖12是表示實(shí)施例4的將觸覺接口裝置作為凸出轉(zhuǎn)盤動(dòng)作時(shí)的操作部的滯留點(diǎn)7a、7b、7c、…的圖。在可動(dòng)范圍內(nèi)供給操作部的反作用力如箭頭6a、6b、6c、…中所示，可將圖8至圖10的各(a)在近似圓周上連接表示。此外，圖12中省略了操作部。
而且，本實(shí)施例中的控制部56的特征是驅(qū)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)部20，使操作部在近似2維平面內(nèi)限制在一定的近似圓周上。即，在滯留點(diǎn)7a上對(duì)應(yīng)示出的反作用力6m、6n相當(dāng)于為將操作部限制在近似圓周上的反作用力。再者，本實(shí)施例中的凸出轉(zhuǎn)盤圍繞實(shí)施例4示出的滑動(dòng)移位接觸開關(guān)配置于圓周上，并且，能夠以圓形形成。在沒有終端這一點(diǎn)上不同之外，其基本動(dòng)作相同，因此省略其詳細(xì)動(dòng)作說明。
該凸出轉(zhuǎn)盤應(yīng)用于錄像機(jī)的走帶再生或音頻裝置的旋轉(zhuǎn)式磁盤組(ボリユ一ム)，但根據(jù)本實(shí)施例，可以使觸覺接口裝置作為凸出轉(zhuǎn)盤動(dòng)作。
而且，在本實(shí)施例中示出了將一個(gè)圓周分割為12等份形成12個(gè)滯留點(diǎn)的例子，但該滯留點(diǎn)數(shù)并不限于此。例如，若增加滯留點(diǎn)數(shù)，則最終操作部平滑地移動(dòng)，可供給操作者感覺不到在滯留點(diǎn)上的停留的觸覺。另一方面，若將滯留點(diǎn)數(shù)減少則可提供具有不光滑感的凸出轉(zhuǎn)盤。減少到4個(gè)點(diǎn)，則可當(dāng)作具有與滑動(dòng)移位接觸開關(guān)相同功能的風(fēng)量用旋轉(zhuǎn)開關(guān)來操作。
實(shí)施例5圖13為本實(shí)施例的觸覺接口裝置的功能框構(gòu)成圖。本實(shí)施例的觸覺接口裝置具有在實(shí)施例2(圖7)中示出的結(jié)構(gòu)上，進(jìn)一步追加接口選擇部62的結(jié)構(gòu)。而且，控制部56與外部裝置進(jìn)行發(fā)送接收信號(hào)。
上述各實(shí)施例中，舉例說明了將與本發(fā)明相關(guān)的觸覺接口裝置適用于操縱桿、撥動(dòng)式開關(guān)等接口裝置的情況。本實(shí)施例的特征是本發(fā)明的觸覺接口裝置可作為多個(gè)接口裝置工作。因此，在本實(shí)施例的特征是在存儲(chǔ)部58預(yù)先存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)多個(gè)接口裝置的接口定義信息，控制部56將用于驅(qū)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)部20的接口定義信息，切換為對(duì)應(yīng)由用戶選擇的接口裝置的接口定義信息。接口選擇部62為用于選擇操作部12動(dòng)作的接口裝置的裝置。
在此，舉例說明將本實(shí)施例的觸覺接口裝置適用于汽車的情況。圖13為安裝有本實(shí)施例的觸覺接口裝置的汽車方向盤略圖。圖13中示出了安裝于方向盤8上的觸覺接口裝置的操作部12和相當(dāng)于接口選擇部62的上/下按鈕62a、62b。
圖14為表示本實(shí)施例中被切換的接口裝置的轉(zhuǎn)移的概念圖，由該圖顯而易見，觸覺接口裝置被用于音量操作、門鏡的角度調(diào)整操作及汽車信號(hào)燈指示操作中。在音量操作中適于利用凸出轉(zhuǎn)盤、門鏡調(diào)整操作中適于利用可上下左右移動(dòng)的操縱桿、汽車信號(hào)燈操作中適于利用滑動(dòng)移位接觸開關(guān)，為此將用于作為各接口裝置動(dòng)作的接口定義信息預(yù)先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部58中。
以下，對(duì)本實(shí)施例的動(dòng)作進(jìn)行說明。
通過隨著車輛開關(guān)的打開(起動(dòng))，由外部裝置、此時(shí)為車載控制處理裝置接收啟動(dòng)信號(hào)，觸覺接口裝置開始動(dòng)作。開始起動(dòng)時(shí)的模式任何一種都可以，也可以是預(yù)先設(shè)定的模式，例如，預(yù)先保存好車輛開關(guān)閉合時(shí)的狀態(tài)，作為在下回開關(guān)打開時(shí)的初始模式也可以。在此，若進(jìn)行了門鏡的調(diào)整，則操作者根據(jù)需要操作上/下按鈕62a、62b，設(shè)定為門鏡操作模式。此外，關(guān)于當(dāng)前選擇了哪個(gè)模式，則由控制部56將選擇模式信號(hào)向車載控制處理裝置輸出，可以顯示于車輛的顯示器上。
觸覺接口裝置，在門鏡操作模式的情況下作為操縱桿動(dòng)作。由此，操作者通過將操作部上下左右移動(dòng)，可進(jìn)行門鏡的角度調(diào)整。再者，雖然對(duì)左右門鏡的選擇而言左右方向動(dòng)作的撥動(dòng)式開關(guān)有效，但是操縱桿和撥動(dòng)式開關(guān)的切換，則可由將門鏡的選擇模式編入圖14中等由推理來對(duì)應(yīng)。
而且，由上/下按鈕62a、62b的操作，若音量操作模式被選擇，則控制部56對(duì)應(yīng)該選擇將接口定義信息從操縱桿用切換為凸出轉(zhuǎn)盤用，開始驅(qū)動(dòng)部20的驅(qū)動(dòng)控制。由此，觸覺接口裝置在音量操作模式被選擇的時(shí)候可作為凸出轉(zhuǎn)盤動(dòng)作。還有，由上/下按鈕62a、62b的操作，汽車指示燈操作模式被選擇，則控制部56，對(duì)應(yīng)該選擇將接口定義信息從凸出轉(zhuǎn)盤用切換為滑動(dòng)移位接觸開關(guān)用，開始驅(qū)動(dòng)部20的驅(qū)動(dòng)控制。由此，觸覺接口裝置，在音量操作模式被選擇時(shí)可作為凸出轉(zhuǎn)盤動(dòng)作。
適用于汽車指示燈操作模式的滑動(dòng)移位接觸開關(guān)，在中央和其左右方向上具有滯留點(diǎn)，而且可以作為僅在左右方向上可動(dòng)作的3階段的滑動(dòng)移位接觸開關(guān)動(dòng)作。因此，將操作部如上所述動(dòng)作的規(guī)格信息在接口定義信息中被定義。
如上所述，本實(shí)施例中，將多個(gè)接口裝置可通過一個(gè)操作部來實(shí)現(xiàn)，因此，可以減少接口裝置的安裝空間。如在此例所示，在多功能化的車輛上安裝時(shí)特別有效。但是，要較好地適應(yīng)車輛的行駛，則需要在模式切換上想辦法。例如，由于在車輛行駛中需要汽車指示燈，因此，如圖14所示，感知車輛的前進(jìn)，或者一定的時(shí)間沒有被音量操作或門鏡操作，則被自動(dòng)轉(zhuǎn)移到汽車指示燈操作模式。此外，在現(xiàn)在的車輛中顯示汽車指示燈并向該方向旋轉(zhuǎn)方向盤，而且在方向盤恢復(fù)到原狀態(tài)時(shí)，則汽車指示燈的顯示跟著轉(zhuǎn)盤的移動(dòng)而消失。因此，不能不使其可實(shí)現(xiàn)相同動(dòng)作的控制。為達(dá)到上述目的，如下進(jìn)行就好。
汽車指示燈用滑動(dòng)移位接觸開關(guān)的規(guī)格信息，如前所述作為初始狀態(tài)具有左右方向排列的3點(diǎn)的滯留點(diǎn)?？傊?，如前所述操縱操作部的規(guī)格信息被預(yù)先定義，并使用該信息。而且，控制部56，時(shí)常輸入車載控制處理裝置或掌舵角傳感器等發(fā)出的方向盤的掌舵角或旋轉(zhuǎn)角等信號(hào)，在方向盤被旋轉(zhuǎn)之后返回到某種程度時(shí)，切換為不具有將操作部滯留的滯留點(diǎn)的規(guī)格信息。而且，對(duì)于規(guī)格信息的切換，在實(shí)施例2中已經(jīng)說明。而且，也可以不切換規(guī)格信息，而切換為操縱桿的接口定義信息也可以實(shí)現(xiàn)。還有，在方向盤的操作結(jié)束時(shí)，切換為具有在左右方向上排列的3個(gè)滯留點(diǎn)的3個(gè)階段滑動(dòng)移位接觸開關(guān)的規(guī)格信息。由此，通過從在滯留的位置上具有滯留點(diǎn)的規(guī)格信息切換為沒有滯留點(diǎn)的規(guī)格信息，可將操作部自動(dòng)返回空檔的中間位置上。
在上述實(shí)施例中，說明了僅將一個(gè)接口定義信息存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部58中，在其中定義1個(gè)至多個(gè)規(guī)格信息，根據(jù)操作部的位置將規(guī)格信息適當(dāng)切換的觸覺接口裝置。由此，假設(shè)為滑動(dòng)移位接觸開關(guān)，則即使對(duì)于同一滑動(dòng)移位接觸開關(guān)的操作，通過根據(jù)操作部的位置或移動(dòng)方向切換規(guī)格信息，可以改變供給操作者的操作感。
在本實(shí)施例中說明了一種觸覺接口裝置，該觸覺接口裝置將多個(gè)接口定義信息存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部58，其中定義了一個(gè)至多個(gè)規(guī)格信息，對(duì)應(yīng)操作部的位置或外部裝置傳過來的信號(hào)，恰當(dāng)切換規(guī)格信息或接口定義信息。由此，通過一個(gè)觸覺接口裝置可以提供不同種類的接口裝置的操作。此外，即使是同一種也可以提供3個(gè)階段或4個(gè)階段等不同動(dòng)作的滑動(dòng)移位接觸開關(guān)。而且，即使是同一種接口裝置，若其動(dòng)作本身不同，則作為不同的接口裝置使用，由此，分別生成接口定義信息。
此外，由以上說明顯而可見，對(duì)于將本實(shí)施例的觸覺接口裝置作為任一種接口裝置使用時(shí)，根據(jù)作為規(guī)格信息定義的內(nèi)容(圖8B等中表現(xiàn)的圖形線形狀)而決定。換言之，作為規(guī)格信息定義的內(nèi)容中，可以編制所希望的接口裝置。例如，也可以做成一種假想的新接口裝置，該新接口裝置為可以提供連接上下方向和左右方向上分別動(dòng)作的滑動(dòng)移位接觸開關(guān)，而形成的T字形或L字形滑動(dòng)移位接觸開關(guān)，或滑動(dòng)移位接觸開關(guān)的終端部形成操縱桿等的新接口裝置的操作感。如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，不僅可以將多個(gè)接口裝置利用一個(gè)操作部來實(shí)現(xiàn)，而且可以做成假想的新接口裝置。
還有，在實(shí)施例1中是僅生成一個(gè)接口定義信息，其中只定義了一個(gè)規(guī)格信息，因此，不需要各信息的識(shí)別信息。此外，在實(shí)施例2中僅生成一個(gè)接口定義信息，其中僅定義了幾個(gè)規(guī)格信息，因此即使在規(guī)格信息中需要識(shí)別信息，在接口定義信息中也不需要識(shí)別信息。在本實(shí)施例中是生成了多個(gè)接口定義信息，因此，接口定義信息中也需要識(shí)別信息，以便在切換模式時(shí)可以識(shí)別各接口定義信息。
此外，在本實(shí)施例中，在離操作部一定距離的位置上作為選擇開關(guān)分別設(shè)置了上/下按鈕62a、62b，但也可以在操作部上附加選擇開關(guān)功能一體形成。例如，在操作部的頂部上安裝壓力傳感器，控制部56，一旦壓力傳感器檢測(cè)出規(guī)定以上的按壓力，則將其識(shí)別為由操作者進(jìn)行的模式切換操作進(jìn)行模式切換。而且，在該情況下，其轉(zhuǎn)移方向僅為一個(gè)，因此模式的過渡轉(zhuǎn)移變成周期性的轉(zhuǎn)移。
在上述實(shí)施例中，可以將觸覺接口裝置在2維線性電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)，但在本實(shí)施例中需要檢測(cè)出三維方向的操作。因此，需要壓力傳感器等壓力檢測(cè)裝置，由此，可以進(jìn)一步減少安裝于外部裝置的開關(guān)數(shù)。此外，若使壓力傳感器檢測(cè)出按壓力的有無，則可實(shí)現(xiàn)作為接觸式傳感器的動(dòng)作。
實(shí)施例6在上述實(shí)施例5示出了將觸覺接口裝置適用于汽車方向盤的例子。在本實(shí)施例中，將外部裝置為信息處理裝置的情況作為例子進(jìn)行說明。
圖16A為示出本實(shí)施例中觸覺接口裝置的概略側(cè)視圖，圖16B為圖16A中信息處理裝置上沒有顯示任何信息的俯視圖。本實(shí)施例中觸覺接口裝置2，與信息處理裝置80一體形成。觸覺接口裝置2，將外部連接端子連接于信息處理裝置80上，控制部56將檢測(cè)信號(hào)向外部裝置輸出。此外，操作部12，通過玻璃板34、臂35，以相對(duì)信息處理裝置80可動(dòng)的狀態(tài)安裝。信息處理裝置80的圖像顯示部82向上設(shè)置，該圖像顯示部82的上側(cè)配設(shè)有接口裝置2的操作部12。并且，在信息處理裝置80的下側(cè)配設(shè)有包含控制部和驅(qū)動(dòng)部20的一部分的觸覺接口裝置2的主體，以使圖像顯示部82的顯示內(nèi)容不會(huì)被遮住。操作部12安裝在可看見圖像顯示部82上的顯示內(nèi)容的透明板材上，在本實(shí)施例中是載置在玻璃板34上。玻璃板34由從裝置2的主體延伸出的至少一組臂35所支撐。在本實(shí)施例中是將施加于操作部12上的操作力，通過操作部12、玻璃板34、臂35，向裝置主體內(nèi)的檢測(cè)裝置輸出，同時(shí)將在觸覺接口裝置2發(fā)出的驅(qū)動(dòng)力傳給操作部12的構(gòu)造。
使用圖17說明本實(shí)施例的動(dòng)作。圖17中，示出了信息處理裝置80顯示滑動(dòng)移位接觸開關(guān)時(shí)的例子。若操作部12位于裝置2的中央位置，則信息處理裝置80可根據(jù)由控制部40傳過來的檢測(cè)信號(hào)識(shí)別其位置，因此，結(jié)合操作部12的當(dāng)前位置顯示滑動(dòng)移位接觸開關(guān)。若操作部12的初始位置為如圖17A所示上數(shù)第二級(jí)別，則信息處理裝置80將操作部12相對(duì)移動(dòng)，使操作部12處于所顯示的滑動(dòng)移位接觸開關(guān)第二級(jí)別上。一方面，若控制部40根據(jù)由信息處理裝置80傳過來的信號(hào)識(shí)別出滑動(dòng)移位接觸開關(guān)被顯示的情況，則可根據(jù)對(duì)應(yīng)滑動(dòng)移位接觸開關(guān)的接口定義信息，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)部20的驅(qū)動(dòng)控制。
還有，若操作者為使開關(guān)從下方向第3級(jí)別移動(dòng)而操作操作部12，則控制部40如上述實(shí)施例中說明，向操作者供給操作感，同時(shí)將檢測(cè)部檢測(cè)出的檢測(cè)信號(hào)通過連接端子4向信息處理裝置80輸出。此時(shí)，控制部40，向操作者供給下壓操作部的操作感。輸入由控制部40傳過來的檢測(cè)信號(hào)的信息處理裝置80，使操作部12相對(duì)移動(dòng)而使操作部12處于對(duì)應(yīng)該檢測(cè)信號(hào)顯示的滑動(dòng)移位接觸開關(guān)的第三級(jí)別上。圖17B表示該狀態(tài)。圖17中看起來像是信息處理裝置80移動(dòng)，而實(shí)際上是如上所述操作部12相對(duì)移動(dòng)。
此外，圖18表示信息處理裝置80顯示操縱桿時(shí)的例子。若操作部12位于狀置2的中央位置，則信息處理裝置80通過由控制部40傳過來的檢測(cè)信號(hào)識(shí)別其位置，因此，結(jié)合操作部12的當(dāng)前位置顯示操作感。在滑動(dòng)移位接觸開關(guān)的情況下同樣使操作部12相對(duì)移動(dòng)使操作部12位于初始位置。一方面，控制部40，根據(jù)由信息處理裝置80傳過來的信號(hào)識(shí)別凸出轉(zhuǎn)盤，則根據(jù)對(duì)應(yīng)凸出轉(zhuǎn)盤的接口定義信息進(jìn)行驅(qū)動(dòng)部20的驅(qū)動(dòng)控制。
還有，操作者例如操作操作部12使其從圖18A所示位置旋轉(zhuǎn)180度，則控制部40，將檢測(cè)部檢測(cè)出的檢測(cè)信號(hào)，通過外部連接端子4向信息處理裝置80輸出。此時(shí)，控制部40，向操作者供給將操作部在操作方向上旋轉(zhuǎn)的操作感。輸入由控制部40傳過來的檢測(cè)信號(hào)的信息處理裝置80，相對(duì)移動(dòng)操作部12，使根據(jù)該操作者的操作所顯示的凸出轉(zhuǎn)盤剛好旋轉(zhuǎn)180。圖18B顯示該狀態(tài)。在圖18中看起來是信息處理裝置80移動(dòng)，實(shí)際上是如上所述操作部12相對(duì)移動(dòng)。
根據(jù)本實(shí)施例，對(duì)被安裝的外部裝置輸出檢測(cè)信號(hào)，此外，通過由外部裝置接收相關(guān)顯示內(nèi)容的信息，可與顯示圖像的信息處理裝置連動(dòng)而動(dòng)作。此外，通過將操作部配設(shè)于顯示畫面上，產(chǎn)生顯示內(nèi)容和操作部的一體感覺，在視覺上也使操作者感覺開關(guān)恰好位于該位置處。
實(shí)施例7在上述實(shí)施例5中示出了將觸覺接口裝置適用于汽車方向盤上的例子。在本實(shí)施例中，則以外部裝置為微波爐(オ一ブンレンジ)的情況為例說明。再者，本實(shí)施例的觸覺接口裝置的功能框圖，與圖13相同。
圖19為表示安裝了本發(fā)明的觸覺接口裝置的微波爐的操作面板的概略圖。如微波爐操作順序?yàn)橛行驎r(shí)，需要將各模式在階段構(gòu)造上轉(zhuǎn)移。階段的移動(dòng)如圖19所示，通過操作確定/取消鍵來進(jìn)行。本實(shí)施例中，接口選擇部61相當(dāng)于確定/取消鍵。圖19中示出了顯示板86、觸覺接口裝置的操作部12和根據(jù)接口選擇部62的確定/取消鍵62a、62b。顯示板86相當(dāng)于上述實(shí)施例6中說明的信息處理裝置的圖像顯示部，信息處理裝置以及觸覺接口裝置的控制部和驅(qū)動(dòng)部，則收容在微波爐的盒體內(nèi)。
圖20為本實(shí)施例中觸覺接口裝置的操作模式的轉(zhuǎn)移的圖。以下，對(duì)本實(shí)施例的動(dòng)作進(jìn)行說明。
在初始狀態(tài)中的顯示板86上，顯示了圖19所示的基于縱4個(gè)階段的滑動(dòng)移位接觸開關(guān)的加熱模式選擇畫面。操作者操作該顯示內(nèi)容的操作部12，選擇所希望的加熱模式。關(guān)于操作部的動(dòng)作控制、向顯示板上86上的顯示控制、信息處理裝置和觸覺接口裝置之間的關(guān)聯(lián)動(dòng)作，與實(shí)施例6相同，因此不予說明。只是，在顯示畫面和操作部不是一體的本實(shí)施例來說，顯示和操作是如下進(jìn)行關(guān)聯(lián)動(dòng)作的。例如，將移動(dòng)滑動(dòng)移位接觸開關(guān)的滑動(dòng)鈕上下移動(dòng)時(shí)，操作者對(duì)操作部12向下方施加操作力，因此，信息處理裝置根據(jù)從控制部傳過來的檢測(cè)信號(hào)，將顯示的滑動(dòng)鈕向下方移動(dòng)。
在此，例如滑動(dòng)鈕與“高微波”合上時(shí)，若按下確定按鈕62a，則如圖20所示，轉(zhuǎn)移到加熱時(shí)間設(shè)定模式，因此，信息處理裝置顯示加熱時(shí)間的設(shè)定畫面(例如數(shù)字鐘表)?？刂撇縿t對(duì)應(yīng)由信息處理裝置傳過來的信號(hào)，控制驅(qū)動(dòng)部，使操作部12從滑動(dòng)移位接觸開關(guān)轉(zhuǎn)到凸出轉(zhuǎn)盤，可以供給作為凸出轉(zhuǎn)盤的操作感。一般而言，若將突出轉(zhuǎn)盤往右方向轉(zhuǎn)動(dòng)則設(shè)定時(shí)間增加，若向左轉(zhuǎn)動(dòng)則設(shè)定時(shí)間減少，本實(shí)施例中也是以此為基準(zhǔn)。還有，通過按下確定鈕62a開始加熱，與加熱完成同時(shí)再次回到初始狀態(tài)。
根據(jù)本實(shí)施例，組入微波爐的操作板上時(shí)，可以將與滑動(dòng)移位接觸開關(guān)或凸出轉(zhuǎn)盤等實(shí)際的開關(guān)同等的操作感僅用一個(gè)操作部12供給。由此，可以謀求操作板的小型化。
再者，本實(shí)施例中是另外配設(shè)了確定鈕62a，但其也可以安裝在操作部12的上面。由此，可以減少手的動(dòng)作，進(jìn)一步改善操作性能。
實(shí)施例8本實(shí)施例中以外部裝置為復(fù)印機(jī)的情況為例進(jìn)行說明。此外，在本實(shí)施例中的觸覺接口裝置的功能框圖與圖13相同。
近年的復(fù)印機(jī)中將多個(gè)功能通過一個(gè)按鍵操縱板上的操作來實(shí)現(xiàn)?？蓪⑦@些功能的選擇，通過操作本發(fā)明的觸覺接口裝置，提高其操作性。
圖21是表示安裝了本實(shí)施例觸覺接口裝置的復(fù)印機(jī)操作板概略圖。根據(jù)圖21中示出的操作板，可設(shè)定抽屜(トレイ)選擇、倍率選擇、單面或雙面印刷以及復(fù)印張數(shù)。各模式，通過由接口選擇部62實(shí)現(xiàn)的沒有圖示的選擇按鈕被切換?；蛘邔⒂筛髂Ｊ椒指畹膮^(qū)域通過鼠標(biāo)等點(diǎn)擊選擇，或?qū)D像顯示部作為按鍵操縱板，通過按鍵操作進(jìn)行選擇。此外，在圖21中沒有圖示有操作部12，但在本實(shí)施例中，設(shè)置于操作板附近，或者安裝于鼠標(biāo)上。若將接口選擇部62和操作部12一同安裝在鼠標(biāo)上，則其操作性能進(jìn)一步提高。
在圖21中，抽屜選擇或倍率選擇是通過僅階段(滯留點(diǎn))數(shù)不同的由相同縱方向的滑動(dòng)移位接觸開關(guān)實(shí)現(xiàn)；單面/雙面印刷的選擇，則通過在橫方向的滑塊上組合縱方向的撥動(dòng)式開關(guān)實(shí)現(xiàn)；張數(shù)的設(shè)定，則通過凸出轉(zhuǎn)盤實(shí)現(xiàn)?？刂撇?6根據(jù)對(duì)應(yīng)由接口選擇部62被選擇的接口裝置的接口定義信息，驅(qū)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)部20的情況如上述各實(shí)施例中所說明。圖22示出對(duì)應(yīng)于圖21所示的各接口裝置的接口定義信息中設(shè)定的滯留點(diǎn)。再者，關(guān)于滑動(dòng)移位接觸開關(guān)，實(shí)施例2、3中進(jìn)行了詳細(xì)說明，因此在此對(duì)于單面/雙面印刷的選擇用圖23進(jìn)行說明。
圖23中是僅抽出用于選擇圖21中示出的單面/雙面印刷的接口裝置。其中，圖23A中是將單面原稿和單面復(fù)印的各滯留點(diǎn)用實(shí)線連接表示的，因此，可以把握選擇了單面原稿和單面復(fù)印的情況。對(duì)于該狀態(tài)，在操作部12上作用著可在單面原稿和單面復(fù)印之間滑動(dòng)移動(dòng)的約束力。在此，若想要將原稿側(cè)改為雙面原稿，則抵抗這約束力將操作部12向箭頭6a的方向移動(dòng)，則變成圖23B所示，同時(shí)在操作部12上如圖23C所示，連接兩面原稿和單面復(fù)印間的斜線上變化為箭頭6c、6d方向的約束力在起作用。將復(fù)印改為兩面的情況或這些的逆操作出了方向相反以外均相同，因此在此省略說明。控制部56根據(jù)這樣的規(guī)格信息將驅(qū)動(dòng)部進(jìn)行控制。再者，該規(guī)格信息被包含于對(duì)應(yīng)單面/雙面印刷的接口裝置的接口定義信息中的這一點(diǎn)是顯而易見的。
上述對(duì)應(yīng)于圖23A的規(guī)格信息和對(duì)應(yīng)于圖23B的規(guī)格信息是包含于同一個(gè)接口定義信息中。根據(jù)本實(shí)施例，可以適用于復(fù)印機(jī)上的操作板上。
實(shí)施例9在上述實(shí)施例7中，說明了與作為外部裝置具有顯示信息功能的信息處理裝置組合的情況，但在本實(shí)施例中則對(duì)連接有輸出聲音的聲音輸出裝置，或與具有輸出聲音功能的信息處理裝置組合的情況進(jìn)行說明。還有，本實(shí)施例中的觸覺接口裝置的功能框圖，與圖13相同。
如上所述，檢測(cè)出操作部12的操作狀況或位置的信號(hào)，被傳送到信息處理裝置，但信息處理裝置按照基于該檢測(cè)信號(hào)識(shí)別的操作部12的位置或移動(dòng)速度、加速度輸出表現(xiàn)其狀態(tài)的聲音。例如，操作部12的移動(dòng)慢時(shí)發(fā)出低音，快時(shí)發(fā)出高音，處于不能移動(dòng)的位置上時(shí)發(fā)出警告音。
此外，即使在相同的位置進(jìn)行相同的操作計(jì)算操作數(shù)，可根據(jù)該數(shù)值變換聲音。例如，可以改變圓珠筆的敲擊聲音當(dāng)作筆頭出來時(shí)的聲音改變。一方面，信息處理裝置，將該狀態(tài)的信號(hào)傳送給控制部56，控制部56，可通過切換將敲擊聲音當(dāng)作筆頭冒出來時(shí)使用的規(guī)格信息，把筆頭冒出來時(shí)的操作感變?yōu)椴煌?。由此，控制?6，根據(jù)外部裝置的信號(hào)，將操作部12的相同位置的同一操作中也使用不同的規(guī)格信息。
如上所述，在上述各實(shí)施例中，關(guān)于能夠供給各種接口裝置的操作感的本實(shí)施例的動(dòng)作進(jìn)行了說明。對(duì)于上述各實(shí)施例，操作部12的操作方向大部分為2維方向，因此，如實(shí)施例1中記載，能夠由2維操作機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，但是通過與將檢測(cè)按壓力的壓力傳感器組合，可以供給所謂觸板的接口裝置、進(jìn)一步對(duì)應(yīng)按壓力切換規(guī)格信息等各種操作感，并且將多種接口裝置通過一個(gè)操作部12提供。還有，即使在相同的接口裝置中，通過切換規(guī)格信息，可以將粘性感、慣性感等各種操作感供給操作者。
權(quán)利要求
1.一種觸覺接口裝置，其特征在于其具有操作裝置，該操作裝置可由操作者操作；驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置為給操作者提供反作用力，而向上述操作裝置供給驅(qū)動(dòng)力；檢測(cè)裝置，該檢測(cè)裝置檢測(cè)出操作者對(duì)上述操作裝置進(jìn)行著的操作狀況，或上述操作裝置在可動(dòng)范圍內(nèi)的位置，而進(jìn)行信號(hào)輸出；控制裝置，根據(jù)定義了規(guī)格信息的接口定義信息，該規(guī)格信息是作為上述操作裝置應(yīng)動(dòng)作的接口裝置動(dòng)作時(shí)的規(guī)格信息，對(duì)應(yīng)來自上述檢測(cè)裝置的輸出信號(hào)進(jìn)行上述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)控制；其對(duì)應(yīng)由上述檢測(cè)裝置檢測(cè)出的上述操作裝置的操作狀況或位置供給反作用力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸覺接口裝置，其特征在于其具有存儲(chǔ)上述接口定義信息的存儲(chǔ)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸覺接口裝置，其特征在于上述控制裝置具有操作判斷部，該操作判斷部根據(jù)來自上述檢測(cè)裝置的輸出信號(hào)判斷操作者的操作狀況。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的觸覺接口裝置，其特征在于上述存儲(chǔ)裝置中存儲(chǔ)有接口定義信息，該接口定義信息中被定義有多個(gè)作為一個(gè)接口裝置動(dòng)作時(shí)的規(guī)格信息；上述控制裝置，切換到與由上述操作判斷部判斷的操作狀況對(duì)應(yīng)的規(guī)格信息，進(jìn)行上述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸覺接口裝置，其特征在于將上述操作裝置的動(dòng)作范圍在近似2維平面內(nèi)動(dòng)作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的觸覺接口裝置，其特征在于上述控制裝置根據(jù)接口定義信息驅(qū)動(dòng)控制上述驅(qū)動(dòng)裝置，使上述操作裝置被限制在近似2維平面內(nèi)的一定的近似直線上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的觸覺接口裝置，其特征在于上述控制裝置根據(jù)接口定義信息驅(qū)動(dòng)控制上述驅(qū)動(dòng)裝置，使上述操作裝置被限制在近似2維平面內(nèi)的一定的近似圓周上。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的觸覺接口裝置，其特征在于上述存儲(chǔ)裝置中，存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)多個(gè)接口裝置的接口定義信息；具有用于選擇上述操作裝置動(dòng)作的接口裝置的接口選擇裝置；上述控制裝置，將用于上述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)控制的接口定義信息，切換為與由上述接口選擇裝置選擇的接口裝置對(duì)應(yīng)的接口定義信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的觸覺接口裝置，其特征在于上述接口選擇裝置與上述操作裝置一體形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸覺接口裝置，其特征在于上述檢測(cè)裝置檢測(cè)出施加于上述操作裝置上的按壓力。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的觸覺接口裝置，其特征在于上述控制裝置，切換到與上述檢測(cè)裝置檢測(cè)出的按壓力或按壓力的位移對(duì)應(yīng)的規(guī)格信息，進(jìn)行上述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)控制。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸覺接口裝置，其特征在于其具有外部連接端子，該外部連接端子將由上述檢測(cè)裝置檢測(cè)出的信號(hào)向外部裝置信號(hào)輸出。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的觸覺接口裝置，其特征在于上述控制裝置，根據(jù)由上述操作判斷部的判斷，選擇從上述外部連接端子輸出的信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的觸覺接口裝置，其特征在于上述控制裝置，為了顯示正在動(dòng)作的接口裝置，向作為外部裝置的圖像顯示裝置輸出來自上述檢測(cè)裝置的信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的觸覺接口裝置，其特征在于上述操作裝置是配設(shè)于上述圖像顯示裝置的畫面上側(cè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的觸覺接口裝置，其特征在于上述控制裝置，為了輸出動(dòng)作中的接口裝置對(duì)應(yīng)操作者的操作本應(yīng)發(fā)出的聲音，向作為外部裝置的聲音輸出裝置輸出來自上述檢測(cè)裝置的信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種觸覺接口裝置，其具有檢測(cè)部，該檢測(cè)部檢測(cè)操作部操作狀況或操作部位置，并將檢測(cè)出的狀況等進(jìn)行信號(hào)輸出；驅(qū)動(dòng)部，該驅(qū)動(dòng)部為向操作者供給反作用力，對(duì)操作部利用電磁供給驅(qū)動(dòng)力；控制部，該控制部根據(jù)作為操作部應(yīng)動(dòng)作的接口裝置而動(dòng)作時(shí)的規(guī)格信息被定義的接口定義信息，對(duì)應(yīng)來自檢測(cè)部的輸出信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)控制?？刂撇客ㄟ^向操作者提供對(duì)應(yīng)操作者的操作的反作用力，作為接口裝置將操作操作部動(dòng)作時(shí)生成的操作感供給操作者。
文檔編號(hào)G06F3/01GK1501217SQ0312062
公開日2004年6月2日 申請(qǐng)日期2003年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月18日
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