CN109416590A - 操作输入装置 - Google Patents

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CN109416590A CN201780042724.4A CN201780042724A CN109416590A CN 109416590 A CN109416590 A CN 109416590A CN 201780042724 A CN201780042724 A CN 201780042724A CN 109416590 A CN109416590 A CN 109416590A
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Abstract

具有：触摸传感器(111)，是检测对车辆(9)的方向盘(100)的操作部(101)的操作状态的触摸检测部；控制部(18)，基于操作者的手指(200)对触摸传感器(111)的触摸状态来判断对触摸传感器(111)进行的利用手指的操作指令，并对操作对象设备进行操作；以及报告单元，基于控制部(18)判断出的利用手指的操作指令，进行对操作者的报告。

Description

操作输入装置
技术领域
本发明涉及操作输入装置。
背景技术
已知有一种操作输入装置，具有：拍摄包含与用于对车辆进行转向操纵的方向盘连接的辐条的至少一部分的规定的检测区域的照相机；基于照相机的拍摄数据提取驾驶员的手的形状以及/或者手的移动的提取单元；判定与通过提取单元提取出的手的形状以及/或者手的移动对应的手命令(利用手指的操作指令)的判定单元；以及使通过判定单元判定出的手命令执行的执行单元(例如，参照专利文献1)。
该操作输入装置通过在方向盘操作时不被握持的辐条设定手命令的输入位置，即检测区域，能够可靠地区分命令输入和方向盘操作，所以不会错误地将方向盘操作时的手的形状判断为手命令，而能够准确地识别操作输入。
专利文献1：日本特开2006－298003号公报
专利文献1所公开的操作输入装置为了区分命令输入和方向盘操作使操作输入的识别准确，而将检测区域限定在方向盘操作时不把持的辐条。但是，从操作性的观点来看优选操作者能够从把持了方向盘的状态进行手势。
发明内容
本发明的目的在于提供能够在把持了方向盘的状态下进行利用手指的手势输入、以及对手指的报告的操作输入装置。
[1]本发明的一实施方式所涉及的操作输入装置具有：触摸检测部，检测对车辆的方向盘的操作部的操作状态；控制部，基于操作者的手指对上述触摸检测部的触摸状态来判断对上述触摸检测部进行的利用手指的操作指令，并对操作对象设备进行操作；以及报告单元，基于上述控制部判断出的利用上述手指的操作指令，进行对上述操作者的报告。
[2]利用上述手指的操作指令也可以是利用上述操作者的手的手势输入的上述[1]所述的操作输入装置。
[3]另外，上述触摸检测部也可以是利用静电电容传感器的检测部的上述[1]或者[2]所述的操作输入装置。
[4]另外，基于利用上述手指的操作指令的报告也可以是上述操作对象设备的操作菜单的显示的上述[1]～[3]的任意一项所述的操作输入装置。
[5]另外，基于利用上述手指的操作指令的报告也可以是对上述操作者的手指的投影图像的显示的上述[1]～[3]的任意一项所述的操作输入装置。
[6]另外，基于利用上述手指的操作指令的报告也可以是对上述操作者的手指的振动呈现的上述[1]～[3]的任意一项所述的操作输入装置。
[7]另外，也可以是上述方向盘的上述操作部具有内置静电传感器把手，
上述触摸检测部安装在上述内置静电传感器把手的表面的上述[1]或者[3]所述的操作输入装置。
[8]另外，也可以是上述触摸检测部具有操作输入部，上述操作输入部具有在规定的方向以等间隔配置的多个驱动电极、在与上述规定的方向正交的方向以等间隔配置的多个检测电极、向上述多个驱动电极供给驱动信号的驱动部、以及读出由上述多个驱动电极和上述多个检测电极的组合生成的静电电容的读出部的[1]、[3]或者[7]所述的操作输入装置。
[9]另外，也可以是基于利用上述手指的操作指令的报告是显示在处于把持了上述方向盘的上述操作部的状态下的上述操作者的手的投影图像的[1]或者[5]所述的操作输入装置。
根据本发明的一实施方式，能够提供能够在把持了方向盘的状态下进行利用手指的手势输入、以及对手指的报告的操作输入装置。
附图说明
图1是配置了实施方式所涉及的操作输入装置的车辆内部的说明图。
图2是表示操作输入装置的信号传递的说明图。
图3A是具备触摸传感器作为操作部的方向盘的主视图。
图3B是表示触摸传感器(展开图)及其控制部的说明图。
图4A是表示在伸出一根手指把持触摸传感器的状态下向箭头A方向进行滑动操作的手势例的主视图。
图4B是表示在伸出一根手指把持触摸传感器的状态下使一根手指(食指)向箭头B方向纵向移动的手势例的主视图。
图4C是表示抬起四根手指的手势例的主视图。
图5A是将与图4A对应的触摸传感器(展开图)的触摸区域作为阴影区域进行图示的说明图。
图5B是将与图4B对应的触摸传感器(展开图)的触摸区域作为阴影区域进行图示的说明图。
图5C是将与图4C对应的触摸传感器(展开图)的触摸区域作为阴影区域进行图示的说明图。
图6A是表示通过图4A所示的手势动作显示于显示部的主菜单的例子的说明图。
图6B是表示通过图4B所示的手势动作显示于显示部的A的选择菜单的例子的说明图。
图6C是表示通过图4C所示的手势动作显示于显示部的A’的选择菜单的例子的说明图。
具体实施方式
(本发明的实施方式)
图1是配置了实施方式所涉及的操作输入装置的车辆内部的说明图。图2是表示操作输入装置的信号传递的说明图。另外，图3A是具备触摸传感器作为操作部的方向盘的主视图，图3B是表示触摸传感器(展开图)及其控制部的说明图。
该操作输入装置1具有检测对车辆9的方向盘100的操作部101的操作状态的触摸检测部亦即触摸传感器111、基于操作者的手指200对触摸传感器111的触摸状态判断对触摸传感器111进行的利用手指的操作指令，并对操作对象设备进行操作的控制部18、基于控制部18判断出的利用手指的操作指令，进行对操作者的报告的报告单元。
作为报告单元，如图2等所示，具备显示部130、投影部140、振动促动器120。
如图1～3所示，在车辆9的车内配置有方向盘100，在该方向盘100的操作部101安装有内置静电传感器把手110。另外，在方向盘100安装有振动促动器120以便驾驶员在把持了方向盘的状态下能够受到触觉呈现。在中控台90，在由驾驶员能够视觉确认的位置安装有显示操作输入装置1的操作状况的显示部130，而且，设置有声音输入用的麦克11。在车内的顶棚91安装有投影部140，能够向驾驶员的手背投影显示图像141。
操作输入装置1构成为具有基于操作者的手指200对触摸传感器111的触摸状态判断对触摸传感器111进行的利用手指的操作指令的控制部18，控制部18根据利用手指的操作指令对操作对象设备300进行操作，并且根据利用手指的操作指令进行对手指200的报告(通过显示部130的菜单等的显示、投影部140对手指200的图像投影、振动促动器120对手指200的触觉反馈)。
该操作输入装置1构成为在把持了作为车辆9的方向盘100的操作部101的设置在方向盘上部的触摸传感器111的状态下进行手势操作，作为对该操作输入的反馈，进行向HUD、显示部130等的显示、对手背的投影显示、通过对手指200的振动的触觉反馈等报告。由此，能够使前方的行驶状况与操作部101、手指200纳入同一视场，并且能够进行对进行输入操作的手指200的各种报告，能够进行安全的操作。
(控制部18的构成)
控制部18例如是由按照存储的程序对获取的数据进行运算、加工等的CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、作为半导体存储器的RAM(Random AccessMemory：随机存储器)以及ROM(Read Only Memory：只读存储器)等构成的微型计算机。在该ROM例如储存有用于控制部18进行动作的程序等。RAM例如作为暂时储存运算结果等的存储区域使用，生成检测值分布信息150等。另外控制部18在其内部具有生成时钟信号的单元，并基于该时钟信号进行动作。
(触摸传感器111的构成)
图3A是具备了触摸传感器作为操作部的方向盘的主视图，图3B是表示触摸传感器(展开图)及其控制部的说明图。如图3A所示，触摸传感器111是安装于安装在方向盘100的操作部101的内置静电传感器把手110的表面的传感器，例如是检测操作者的身体的一部分(例如，手指)等触摸(接触以及接近)的操作输入部112上的位置的静电电容式的触摸传感器。触摸传感器111能够检测对操作输入部112的触摸状态(把持的手指的触摸的有无、触摸的手指的根数、基于大拇指判断的左右手的判断)、作为连续进行的触摸的描画操作等操作，并能够基于此判断利用手指的操作指令。操作者例如通过对操作输入部112进行触摸操作，能够进行连接的操作对象设备300亦即车载设备等的操作。如图3B所示，操作输入部112设定将左上部作为原点O，将右方向作为x轴，并将下方向作为y轴的操作输入基准坐标(x，y)。
如图3B所示，操作输入部112具备多个驱动电极115、多个检测电极116、驱动部113、以及读出部114。在操作输入部112，将图3B的纸面左上作为原点，从左向右方向设定x轴，并从上向下方向设定y轴。该x轴、y轴作为操作输入坐标(x，y)，成为触摸操作的输入的基准。
驱动电极115以及检测电极116例如作为使用了ITO(tin－doped indium oxide：氧化铟锡)、铜等的电极构成。该驱动电极115与检测电极116以相互绝缘并且交叉的方式配置在操作输入部112的下方。
驱动电极115例如在图3B的纸面与x轴平行地以等间隔配置，并且与驱动部113电连接。控制部18周期性地切换与驱动电极115的连接并供给驱动信号S1a。
检测电极116例如在图3B的纸面与y轴平行地以等间隔配置，并且与读出部114电连接。读出部114在对一个驱动电极115供给驱动信号S1a的期间周期性地切换检测电极116的连接，并读出由驱动电极115与检测电极116的组合生成的静电电容。然后读出部114作为一个例子，生成对读出的静电电容进行了模拟·数字转换处理等的作为静电电容计数值的检测信号S1b并输出给控制部18。
根据设定的分辨率来生成该检测信号S1b。具体而言，如图3B等所示，读出部114以根据坐标x1～坐标xn、坐标y1～坐标ym、静电电容计数值的组合得到检测信号S1b的方式进行处理。能够假设为对超过了规定的静电电容的阈值的坐标(x，y)进行了触摸，来生成检测值分布信息150。
(振动促动器120的构成)
作为报告单元的振动促动器120只要是通过电压、电流的施加使振动产生的构成则能够使用各种促动器。如图2、图3A所示，振动促动器120安装于方向盘，在驾驶员把持了方向盘的状态下进行振动呈现作为触觉反馈。例如，安装于内置静电传感器把手110的端部侧。
振动促动器120例如能够使用具备了偏心转子的偏心旋转马达。偏心转子例如由黄铜等金属形成，并被设定为在安装于旋转轴的状态下，其重心处于从旋转轴偏心的位置，所以在旋转马达的旋转时，作为偏心配重发挥作用。因此，若在安装了偏心转子的状态下旋转马达进行旋转，则由于偏心转子的偏心，而偏心转子相对于旋转轴引起摆动运动，从而旋转马达进行振动并作为振动促动器发挥作用。
另外，振动促动器120例如能够使用具备金属板和压电元件的单压电晶片型的压电促动器。该单压电晶片型压电促动器是指仅利用一个压电元件弯曲的结构的振动促动器。作为压电元件的材料，例如能够使用铌酸锂、钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅(PZT)、偏铌酸铅、聚偏二氟乙烯(PVDF)等。此外，作为振动促动器的变形例，也可以是在金属板的两面设置了两个压电元件的双压电晶片型压电促动器。
(显示部130的构成)
作为报告单元的显示部130例如构成为能够作为操作对象设备的显示部、车载设备的显示部发挥作用。该显示部130例如是配置在中控台90的液晶监视器。在显示部130例如显示有与显示图像141相关的菜单画面、图像等。该相关的菜单画面、图像例如是能够被触摸传感器111操作的功能的菜单画面的图标等。例如能够通过对触摸传感器111的操作输入部112的触摸状态(把持的手指的触摸的有无、触摸的手指的根数、基于大拇指判断的左右手的判断)、作为连续进行的触摸的描画操作等操作来选择、决定该图标等。
(投影部140)
例如，如图1所示，作为报告单元的投影部140配置在驾驶座位和副驾驶座位之间的天棚91。另外投影部140的配置位置并不限定于天棚91，能够根据操作输入装置1的配置决定。
投影部140例如构成为基于从控制部18获取的图像信息S2生成显示图像141，并将生成的显示图像141投影到操作者的手指200的手背。该显示图像141是与根据手势动作判断出的利用手指的操作指令对应的标记、图案、图形等。
作为一个例子，投影部140是将LED(light－emitting diode：发光二极管)元件作为光源的投影仪。如图2所示，投影部140考虑向操作方向盘100的手指200的手背投影显示图像141来对显示图像141进行投影。换句话说显示图像141被生成为即使投影到手背也容易识别的显示。此外，由于检测后述的手指200的重心位置并基于投影到内置静电传感器把手110的哪个位置来形成图像信息S2，所以显示图像141能够准确地投影到把持了内置静电传感器把手110的手指200的手背。
(操作输入装置的动作)
图4A是在伸出一根手指把持触摸传感器的状态下向箭头A方向进行滑动操作的手势例，图4B是在伸出一根手指把持触摸传感器的状态下使一根手指(食指)向箭头B方向纵向移动的手势例，图4C是抬起四根手指的手势例。图5A是将与图4A对应的触摸传感器(展开图)的触摸区域作为阴影区域进行图示的图，图5B是将与图4B对应的触摸传感器(展开图)的触摸区域作为阴影区域进行图示的图，图5C是将与图4C对应的触摸传感器(展开图)的触摸区域作为阴影区域进行图示的图。另外，图6A是通过图4A所示的手势动作显示于显示部的主菜单的例子，图6B是通过图4B所示的手势动作显示于显示部的A的选择菜单的例子，图6C是通过图4C所示的手势动作显示于显示部的A’的选择菜单的例子。以下，参照这些图对操作输入装置的动作进行说明。
(通过触摸传感器111的输入操作的检测)
如图4A所示，考虑操作者(驾驶员)以左手把持内置静电传感器把手110，且例如伸出了食指的状态。若以阴影区域示出该把持状态下的触摸传感器111(展开图)的触摸区域则如图5A那样。
控制部18能够根据上述说明的阴影区域，求出触摸区域的重心位置。重心G的位置的X坐标是图5A中的数值的平均值。能够通过将阴影区域存在的像素的X坐标的值的合计除以阴影区域存在的像素的数目来计算平均值。同样地，重心G的位置的Y坐标是图5A中的数值的平均值。能够通过将阴影区域存在的像素的Y坐标的值的合计除以阴影区域存在的像素的数目来计算平均值。如图5A所示，能够在左下取原点O，将右方向设为X，将上方向设为Y，并通过上述说明的重心计算，来计算重心G(x，y)。此外，虽然计算超过了阈值的触摸区域作为阴影区域，但也能够通过进行多值检测，对各阴影区域加权来计算重心G的位置。
控制部18能够根据上述说明的阴影区域，判断手指的触摸状态。如图4A所示，考虑操作者(驾驶员)以左手把持内置静电传感器把手110，且例如伸出了食指的状态。若以阴影区域示出该把持状态下的触摸传感器111(展开图)的触摸区域则如图5A那样。根据该阴影区域，并通过作为公知技术的图案匹配方法，能够判断手指的触摸状态、用哪个手指以何种角度把持内置静电传感器把手110的哪个位置、该手为右手还是左手等。
为了使上述的判断更准确，使各种图案匹配用的模板存储于存储器内。按照右手用、左手用、伸出食指进行把持、伸出四根手指进行把持等准备各种模板。另外，通过按照每个操作者校准手的宽度等，能够准确地检测手的位置关系和手指的移动。
(图4A所示的输入操作的情况)
图4A所示的输入操作是操作者利用左手以伸出了食指的状态把持内置静电传感器把手110，并向图的A方向进行描画(滑动)操作的操作。
通过这样的输入操作，能够检测出图5A那样的触摸传感器111(展开图)的触摸区域亦即阴影区域。该阴影区域作为检测值分布信息150，利用于上述的重心位置的计算、图案匹配。
控制部18能够判断为操作者在伸出了左手的食指的状态下，向图的A方向进行描画(滑动)操作。这根据基于重心G的位置的变化、检测值分布信息150的图案匹配等进行判断。
控制部18能够根据通过上述的输入操作的手势动作，判断利用手指的操作指令。由此，控制部18根据显示信息S3，例如选择图6A所示的显示部130的主菜单。通过该操作，能够根据控制信息S4，进行操作对象设备300的操作控制。
如图4A所示，控制部18根据图像信息S2，在手指200的手背投影显示圆形标记141a作为显示图像141。另外，控制部18根据振动信息S5驱动振动促动器120，对操作者、操作者的手指200进行基于振动的触觉反馈。
(图4B所示的输入操作的情况)
图4B所示的输入操作是操作者利用左手以伸出了食指的状态把持内置静电传感器把手110，并向图的B方向纵向移动食指的操作。
通过这样的输入操作，能够检测到图5B(b)、(b’)、(b”)那样的触摸传感器111(展开图)的触摸区域亦即阴影区域。该阴影区域作为检测值分布信息150，利用于上述的重心位置的计算、图案匹配。图5B(b)的阴影区域是伸出了食指的状态，是与图5A相同的图案。图5B(b’)是在伸出了食指的状态下放下的情况下的图案，与食指对应的阴影区域增加。另一方面，图5B(b”)是在伸出了食指的状态下抬起的情况下的图案，与食指对应的阴影区域减少。
控制部18能够判断为操作者在伸出了左手的食指的状态下，进行使食指纵向移动的操作。这根据上述说明的检测值分布信息150的变化、图案匹配等进行判断。
控制部18能够根据通过上述的输入操作的手势动作，判断利用手指的操作指令。由此，控制部18根据显示信息S3，例如选择图6B所示的显示部130的A的选择菜单。通过该操作，能够根据控制信息S4，进行操作对象设备300的操作控制。
如图4B所示，控制部18根据图像信息S2，向手指200的手背投影显示波纹标记141b作为显示图像141。该波纹标记141b根据食指的纵向移动，例如在上方波纹放大，在下方波纹缩小。另外，根据选择的菜单，颜色变化。控制部18根据振动信息S5驱动振动促动器120，对操作者、操作者的手指200进行基于振动的触觉反馈。
(图4C所示的输入操作的情况)
图4C所示的输入操作是操作者利用左手以伸出了四根手指的状态把持内置静电传感器把手110的操作。
通过这样的输入操作，能够检测出图5C那样的触摸传感器111(展开图)的触摸区域亦即阴影区域。该阴影区域作为检测值分布信息150，利用于上述的重心位置的计算、图案匹配。
控制部18能够判断为操作者以伸出了四根手指的状态把持内置静电传感器把手110。这根据基于重心G的位置、检测值分布信息150的图案匹配等进行判断。
控制部18能够根据通过上述的输入操作的手势动作，判断利用手指的操作指令。由此，控制部18根据显示信息S3，例如选择图6C所示的显示部130的A’的选择菜单。通过该操作，能够根据控制信息S4，进行操作对象设备300的操作控制。
如图4C所示，控制部18根据图像信息S2，对手指200的手背投影显示麦克标记141c作为显示图像141。由此，使麦克11为可输入状态从而能够进行声音输入。另外，控制部18根据振动信息S5驱动振动促动器120，对操作者、操作者的手指200进行基于振动的触觉反馈。
(本发明的实施方式的效果)
在本实施方式中，具有以下那样的效果。
(1)本实施方式所涉及的操作输入装置1构成为具有：触摸传感器111，是检测对车辆9的方向盘100的操作部101的操作状态的触摸检测部；控制部18，基于操作者的手指200对触摸传感器111的触摸状态判断对触摸传感器111进行的利用手指的操作指令，并对操作对象设备进行操作；以及报告单元，基于控制部18判断出的利用手指的操作指令，进行对操作者的报告。由此，通过使前方的行驶状况和进行显示、操作的手纳入同一视场内，能够进行安全的操作。
(2)利用握住方向盘100(内置静电传感器把手110)的状态下的手势输入，能够进行稳定的操作。另外，同时，通过提供与操作联动的触觉反馈来提高操作感。
(3)通过投影与手的移动联动的操作内容，不仅操作者，乘客也能够掌握操作内容。
(4)通过校准每个操作者的手的宽度，能够准确地检测手的位置关系和手指的移动。
(5)由于是不使用照相机图像的检测方式，所以省去照相机的成本和安装场所。
以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式只是一个例子，并不对权利要求书所涉及的发明进行限定。另外，这些新的实施方式能够以其它的各种方式实施，能够在不脱离本发明的主旨的范围内，进行各种省略、置换、变更等。另外，并不一定这些实施方式中所说明的特征的组合的全部都是用于解决发明的课题的单元所必需的。并且，这些实施方式包含于发明的范围以及主旨，并且包含于与权利要求书所记载的发明同等的范围。
附图标记说明
1…操作输入装置，9…车辆，18…控制部，100…方向盘，101…操作部，110…内置静电传感器把手，111…触摸传感器，112…操作输入部，113…驱动部，114…读出部，115…驱动电极，116…检测电极，120…振动促动器，130…显示部，140…投影部。

Claims (9)

1.一种操作输入装置，具有：
触摸检测部，检测对车辆的方向盘的操作部的操作状态；
控制部，基于操作者的手指对上述触摸检测部的触摸状态来判断对上述触摸检测部进行的利用手指的操作指令，并对操作对象设备进行操作；以及
报告单元，基于上述控制部判断出的利用上述手指的操作指令，进行对上述操作者的报告。
2.根据权利要求1所述的操作输入装置，其中，
利用上述手指的操作指令是利用上述操作者的手的手势输入。
3.根据权利要求1或者2所述的操作输入装置，其中，
上述触摸检测部是利用静电电容传感器的检测部。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的操作输入装置，其中，
基于利用上述手指的操作指令的报告是上述操作对象设备的操作菜单的显示。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的操作输入装置，其中，
基于利用上述手指的操作指令的报告是显示于上述操作者的手的投影图像。
6.根据权利要求1～3中任意一项所述的操作输入装置，其中，
基于利用上述手指的操作指令的报告是对上述操作者的振动呈现。
7.根据权利要求1或者3所述的操作输入装置，其中，
上述方向盘的上述操作部具有内置静电传感器把手，
上述触摸检测部安装在上述内置静电传感器把手的表面。
8.根据权利要求1、3或者7所述的操作输入装置，其中，
上述触摸检测部具有操作输入部，
上述操作输入部具有在规定的方向以等间隔配置的多个驱动电极、在与上述规定的方向正交的方向以等间隔配置的多个检测电极、向上述多个驱动电极供给驱动信号的驱动部、以及读出由上述多个驱动电极和上述多个检测电极的组合生成的静电电容的读出部。
9.根据权利要求1或者5所述的操作输入装置，其中，
基于利用上述手指的操作指令的报告是显示在处于把持了上述方向盘的上述操作部的状态下的上述操作者的手的投影图像。
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