JP2002149304A - コンピュータのユーザ・インターフェース用システム及びユーザ・インターフェース提供方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドライバーと自動車のシステム間の改善され
たインターフェースを提供する。 【解決手段】 車両用インターフェース・システムは、
ステアリングホイール１２のクロスバー１４周辺からス
テアリングホイールのリム１６に延伸する、コンピュー
タへのユーザ入力用の仮想キーボードとしての検知フィ
ールド２４を含む。フィールド２４は制御要素が定義付
けられる。ユーザは、フィールド２４内の適切なセクシ
ョンで動作することにより入力を指示する。システム
は、フィールド２４内のセクションの位置、及び特定の
セクション内でのユーザの動作により入力されることが
可能な情報を示すマップを表示するコンピュータ制御デ
ィスプレイ２０を含む。ディスプレイ２０は、車両のド
ライバーが容易に観察可能な配向及び位置で、ダッシュ
ボード２５上、又はウインドシールドガラス２１上に配
置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力装置にかか
り、特に、コンピュータのユーザ・インターフェース用
システム及びユーザ・インターフェース提供方法に関
し、より詳細には、自動車等の移動体環境内に用いて好
適なコンピュータのユーザ・インターフェース用システ
ム及びユーザ・インターフェース提供方法に適用が可能
な入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報技術が発展を続けるのに伴って、新
たな情報技術が自動車等の移動体（以下、車両という）
にも組み込まれることが検討されている。ＣＤ装置やＤ
ＶＤ装置、電話装置、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニ
ング・システム）に基づくナビゲーション装置、テレビ
装置、及びインターネット・アクセスに必要とする装置
などの電子装置は、既に車両に導入済みのものもある。

【０００３】車両の内部において、このような電子装置
を操作するには、ユーザが操作を希望する装置専用の扱
いが要求されることが多く、ユーザが運転に集中するた
めの時間の一部を費やす必要を要求する場合がある。従
って、ドライバーが安全かつ効率的な方法で扱うことが
可能な電子装置を開発することの重要性が増加してい
る。

【０００４】例えば、ＧＰＳによるナビゲーション装置
は、経路案内装置として有効であり、安全にかつ効率的
に利用されるべく車両に搭載する必要があった。一般
に、ナビゲーション装置は、その機能を利用するために
比較的多くの情報が入力されることを必要とし、ドライ
バー・インターフェースの問題がより重要になる。例え
ば、ユーザは、目的地を指示する場合、数文字長の目的
地の住所入力が要求されることがある。この場合、ユー
ザには、その入力のために時間及び注意力が要求され
る。ＧＰＳによるナビゲーション装置は、一般に入手可
能になってきており、走行時の操作という観点から、車
両内におけるナビゲーション装置などのマルチメディア
装置の使用についての検討も開始されている。

【０００５】一般的なナビゲーション装置の多くは、所
望の項目をメニューから選択するために複数のキーを有
する指向性キーパッド等の入力装置を備えている。この
入力装置は、手動による入力機能に代えて、入力作業を
簡便化させることが可能な音声認識システムによる入力
機能に拡張される場合もある。ところが、車両における
環境的な周辺騒音は、一般に静寂性が高い室内やオフィ
スよりも大きかったり種類が多かったりするので、実際
に音声認識（メカニズム）を備えたナビゲーション装置
を車両内で使用する場合には、オフィス環境等で使用す
るのに比べて、音声認識システムでエラーが発生する傾
向がより強い。

【０００６】ナビゲーション装置は、入力、フィードバ
ック、及び出力の基本的な必要性を伴う代表的な電子装
置であるが、ラジオやＣＤプレーヤ等の電子装置もま
た、同様の問題がある。車両内において、電子装置に対
してより多くの要求が生じる状況が発生することを考慮
すると、ユーザと車両に搭載された電子装置との間のイ
ンターフェースには改善が必要である。

【０００７】このため、安全でかつ効率的に操作するこ
とが可能な入力装置として、ユーザの行為（ジェスチ
ャ）を認識して対応する信号を出力する入力装置が提案
されている（特開平９−８１３０９号公報参照）。この
技術では、操作者のなす行為を検出する共に、第１行為
で機器を特定し、第２行為でその機器に対するユーザの
意図する指示信号を出力する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
入力装置では、操作者の行為を特定するため、予め定め
た注目状態を検出しなければならない。すなわち、操作
者の行為を広く検出するので、誤検出を回避するため、
複数段階の選別が必要である。また、操作者の行為を広
く検出することは、車両内の空間について有効利用する
ことが困難であり、いずれの位置で行為を行っても検出
されることがある。

【０００９】本発明は、上記事実を考慮して、簡単な操
作で所定の指示を確実に入力することができる入力装置
を得ることが目的である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、操作者の動作によって該動作に対応する出
力信号を電子装置に供給する入力装置において、前記動
作に対応して動作指示点が発生するように光波を出射す
る発生手段と、前記動作指示点を監視する監視手段と、
前記監視手段により監視した動作指示点に基づいて、操
作者の動作を解析する解析手段と、前記解析手段の解析
結果により定まる動作に対応する出力信号を前記電子装
置へ供給する供給手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１１】本発明では、操作者の動作によって該動作
に対応する出力信号を電子装置に供給する入力装置に適
用される。発生手段は、動作に対応して動作指示点が発
生するように光波を出射する。例えば光波の出射により
操作者の動作において、その動作に対して光波が反射す
ることで、動作指示点が発生する。すなわち、発生手段
は、空間上に動作指示点を発生させるためのものであ
り、動作指示点は、操作者の動作に対応して発生するこ
とになる。この発生した動作指示点は、監視手段によっ
て監視される。操作者の動作を監視するということか
ら、監視手段は、撮像した画像をモニターすることによ
って監視することが好ましい。この監視手段により監視
した動作指示点に基づいて、解析手段は、操作者の動作
を解析する。例えば、操作者の動作に対応して発生する
動作点の動きや位置、また時系列的な動きや位置を関し
結果として得られたとき、それに該当する動作を求め
る。この操作者の動作は、電子装置への指示に対応する
ので、供給手段は、解析手段の解析結果により定まる動
作に対応する出力信号を電子装置へ供給する。これによ
って、操作者の簡単な動作で所定の指示を確実に入力す
ることができる。

【００１２】前記入力装置は、前記出力信号による前記
電子装置の機能を表す機能情報を、動作に対応して表示
する表示手段をさらに含むことができる。

【００１３】電子装置は、電源のオンオフや各種作動に
ついてスイッチやキーボード入力などによる機能入力が
なされることが一般的である。このため、それら、機能
入力をどのようにしたらよいのかを操作者にアドバイス
することが好ましい。そこで、表示手段によって、出力
信号による電子装置の機能を表す機能情報を、動作に対
応して表示する。これによって、電子装置に対応した動
作指示位置を操作者に視覚させることが可能となる。

【００１４】前記入力装置は、所定動作によって電子装
置に出力信号を供給したことを報知する報知手段をさら
にを含むことができる。

【００１５】操作者は、動作によって、電子装置に対す
る指示を行った場合、その指示の確実性を得るために指
示が確かに行われたことを把握することが好ましい。そ
こで、報知手段は、所定動作によって電子装置に出力信
号を供給したことを報知する。この報知手段には、視覚
や聴覚に作用するものや振動などで触覚に作用するもの
が一例としてあげられ、この他、五感に作用するものを
用いることができる。これによって、所定動作により出
力信号を電子装置に供給したことを操作者にフィードバ
ックさせることができる。

【００１６】前記発生手段は、出射方向を含む面状に光
を出射する発光手段から構成することができる。

【００１７】発生手段は、空間上に動作指示点を発生さ
せるためのものである。この動作点は、予め定めた空間
上に一定の条件で発生させることが、操作者の動作にと
っても、これを監視することにとっても好ましい。そこ
で、発生手段が、発光手段によって出射方向を含む面状
に光を出射するようにする。例えば、発光素子からの光
をレンズによりカーテン状に配した面から構成する。こ
のように、面状に光波を出射することで、その面状に形
成された領域において操作者の動作が可能となり、この
監視も容易となる。

【００１８】また、前記発生手段は、移動体を操舵する
ためのステアリングホイールに設けることができる。

【００１９】発生手段による動作指示点の発生はいずれ
の空間でもよいが、移動体の内部にあっては、空間内を
有効に利用するという観点から、自ずと制限される。そ
こで、発生手段を、移動体を操舵するためのステアリン
グホイールに設けることによって、操作者の大きな動き
を要求することなく、また、他の装置との干渉を最小限
に抑制して達成することができる。また、位置検出をカ
メラで行うため、ステアリングから信号を電線による送
る必要がなく、従来のステアリングスイッチの信号伝達
経路に起因する断線などの問題が解決される。

【００２０】次に、本発明の態様を説明する。本発明
は、コンピュータのユーザ・インターフェースを提供す
るシステム及び方法に用いることが好ましい。

【００２１】詳細には、第１の態様は、コンピュータの
ユーザ・インターフェースのためのシステムであって、
（ａ）エネルギー源の作動時に開放空間にほぼ沿って検
知領域を生成するために配置されるエネルギー源と、
（ｂ）前記開放空間を監視（モニター）すると共に、前
記検知領域内での操作者（ユーザ）の動作に応じて電子
情報を生成するために配置されたセンサと、（ｃ）前記
センサに電子接続されたコンピュータであって、前記セ
ンサによって生成された電子情報を受信し、前記センサ
から受信した電子情報を分析するロジックでありかつ前
記検知領域内でのユーザの動作に応じて出力信号を生成
するロジックを含むコンピュータと、を含むことを特徴
とする、コンピュータのユーザ・インターフェース用シ
ステム。

【００２２】第２の態様は、第１の態様に記載のシステ
ムにおいて、前記コンピュータに電子接続され、かつユ
ーザにフィードバックするためのコンピュータ出力信号
により動作可能な作動手段（バイブレータ）を更に含む
ことを特徴とする。

【００２３】第３の態様は、第１の態様に記載のシステ
ムにおいて、前記エネルギー源は、前記検知領域を含む
赤外線のスクリーンを上方に照射するように配向される
光源を含むことを特徴とする。

【００２４】第４の態様は、第１の態様に記載のシステ
ムにおいて、前記コンピュータに電子接続されたディス
プレイを更に含み、前記コンピュータは、前記開放空間
内の定義済みのセクションの位置と、該定義済みのセク
ションにおいて操作者による動作が発生した際に実行さ
れる機能に応じた情報と、を示すマップを前記ディスプ
レイ上に表示させるロジックを含むことを特徴とする。

【００２５】第５の態様は、第１の態様に記載のシステ
ムにおいて、前記エネルギー源が直線状に配置された複
数の発光ダイオードを含むことを特徴とする。

【００２６】第６の態様は、第１の態様に記載のシステ
ムにおいて、上半分に開放領域を有するステアリングホ
イールを有する移動体で用いられ、前記開放空間が該ス
テアリングホイールの上半分の開放領域とほぼ一致する
ことを特徴とする。

【００２７】第７に態様は、第１の態様に記載のシステ
ムにおいて、前記センサは、デジタル・カメラ型のセン
サを含むことを特徴とする。

【００２８】第８の態様は、コンピュータのユーザ・イ
ンターフェースのためのシステムであって、（ａ）空間
領域に沿ってエネルギーを照射するために配置されるエ
ネルギー源であって、前記エネルギーはほぼ赤外域の光
波から構成されることを特徴とするエネルギー源と、
（ｂ）前記空間領域を監視すると共に、前記空間領域内
でのユーザの動作に応じて電子情報を生成するために配
置されたセンサと、（ｃ）該センサに電子接続されたコ
ンピュータであって、前記センサによって生成された電
子情報を受信し、前記センサから受信した電子情報を分
析するロジックでありかつ前記空間領域内での操作者の
動作に応じて適切な出力を生成するロジックを含むコン
ピュータと、を含むことを特徴とする、コンピュータの
ユーザ・インターフェース用システム。

【００２９】第９の態様は、第８の態様に記載のシステ
ムにおいて、前記コンピュータに電子接続され、かつユ
ーザへのフィードバックのために少なくともユーザの動
作に応じて前記コンピュータにより作動される作動手段
（バイブレータ）を更に含むことを特徴とする。

【００３０】第１０の態様は、第８の態様に記載のシス
テムにおいて、前記エネルギー源は、光波を上方に照射
するために配置された複数の発光ダイオードを含むこと
を特徴とする。

【００３１】第１１の態様は、第８の態様に記載のシス
テムにおいて上半分に開放空間を有するステアリングホ
イールを有する移動体に用いられ、前記空間領域が該ス
テアリングホイールの上半分の開放空間とほぼ一致する
ことを特徴とする。

【００３２】第１２の態様は、第８の態様に記載のシス
テムにおいて、前記センサは、デジタル・カメラ型のセ
ンサを含むことを特徴とする。

【００３３】第１３に態様は、第８の態様に記載のシス
テムにおいて、前記エネルギー源は、前記光波を平行に
するための屈折手段（レンズ）を含み、該屈折手段（レ
ンズ）は対向する面を有し、少なくとも一方の面は実質
的に半円筒型であることを特徴とする。

【００３４】第１４の態様は、ステアリングホイールを
有する移動体にコンピュータのユーザ・インターフェー
スを提供するための方法であって、（ａ）ステアリング
ホイールに近接する領域を、操作者が該領域内でのユー
ザの動作により入力を発信するための仮想制御パネルと
して定義するステップと、（ｂ）前記領域内での操作者
の動作に応じて電子情報を生成するセンサにより前記領
域を監視するステップと、（ｃ）前記電子情報を分析
し、前記領域内でのユーザの動作に適した出力を生成す
るロジックを用いて、前記電子情報をコンピュータ処理
するステップと、を含む、コンピュータのユーザ・イン
ターフェースを提供する方法。

【００３５】第１５の態様は、第１４の態様に記載の方
法であって、前記センサにより定義済みの領域をモニタ
ーするステップが、デジタル・カメラ型のセンサの使用
を含むことを特徴とする。

【００３６】第１６の態様は、第１４の態様に記載の方
法であって、（ａ）操作者が前記移動体の運転位置につ
いた際に移動体内のユーザの近接位置に作動手段（バイ
ブレータ）を取り付けるステップと、（ｂ）操作者へ触
覚的なフィードバックを提供するために前記コンピュー
タを介して前記作動手段（バイブレータ）を選択的に作
動するステップと、を更に含むことを特徴とする。

【００３７】第１７の態様は、第１４の態様に記載の方
法であって、前記センサによる前記領域内でのユーザの
動作の検知を助けるために、前記領域に実質上沿って延
伸する検知領域を生成するためにエネルギー源を使用す
るステップを更に含むことを特徴とする。

【００３８】第１８の態様は、第１７の態様に記載の方
法であって、前記エネルギー源を使用するステップが、
前記検知領域を形成するために前記領域全体に光波を放
射するように配向された一連の発光ダイオードを作動す
るステップを含むことを特徴とする。

【００３９】第１９の態様は、第１７の態様に記載の方
法であって、前記エネルギー源を使用するステップが、
不可視波長帯域の光波から成る検知領域を生成するエネ
ルギー源の使用を含むことを特徴とする。

【００４０】第２０の態様は、第１９の態様に記載の方
法であって、前記エネルギー源を使用するステップが、
車両に対して上方に放射される光波により前記検知領域
を生成するように前記エネルギー源を配向するステップ
を含むことを特徴とする。

【００４１】ステアリングホイールを有する車両にコン
ピュータのユーザ・インターフェースを提供する好まし
い方法又はシステムは、操作者であるユーザが運転及び
入力（の発信）を同時に行うための改善された安全性及
び効率をもたらす。この点について、本態様のシステム
は、車両のステアリングホイールに近接する開放空間
を、ユーザの動作又は入力のための仮想制御パネルとし
て定義するステップを含む。ユーザは、この領域の選択
されたセクションに指先又は親指を挿入すること等で、
この領域に接触することにより、入力を発信する。この
領域がステアリングホイールに近接しているので、ユー
ザは車両を運転し、かつステアリングホイールから手を
離すことなく入力を発信する能力を有する。

【００４２】本システムは、領域内でのユーザの動作に
応じて電子情報を生成するセンサを用いて、この領域を
監視（モニタ）するステップを含む。その後、コンピュ
ータロジックが、センサからの電子情報を処理するか、
又は分析する。このロジックは、電子情報、領域内での
ユーザの動作の位置、及び動作の種類から決定されるこ
とが好ましく、ユーザの動作をその位置及び動作に応じ
て特定の入力として指定する。この指定に基づいて、コ
ンピュータは適切な出力信号を生成する。

【００４３】センサによる領域内でのユーザの動作の検
知を助けるために、このシステムは、エネルギー源の作
動時に開放空間にほぼ沿って検知領域を生成するために
配置されるエネルギー源を更に含む。好ましい態様にお
いて、エネルギー源は、開放空間に沿って赤外線のスク
リーンを放射するために配向された一連の発光ダイオー
ドである。赤外線のスクリーンは、センサのための照度
を提供し、ユーザの動作の検知のための領域を画定す
る。

【００４４】ほぼ赤外波長域の光は本質的に不可視であ
るので、赤外線が光のスクリーンに用いられる。ユーザ
に不可視の光から成るスクリーンから形成される検知領
域は、より優れたインターフェースの透明性をもたら
し、ユーザの注意散漫さを減じる。

【００４５】赤外線のスクリーンの提供処理には、車両
に対して上方に放射されるスクリーンを形成する光によ
りスクリーンを配向するステップが含まれる。上方への
配向は、日光の赤外線に起因するノイズを減少させるこ
とにより、領域内でのユーザの動作の検知における信頼
性を向上させる。より詳細には、運転中にステアリング
ホイールの周辺に放射される日光の大部分は、ウインド
シールドガラスを介してほぼ下向きの方向で車両に入射
する。赤外線のスクリーンの上方への配向は、検知領域
が、車両内に下向きに放射される日光とは方向によって
区別されることを、少なくともある程度まで可能にす
る。

【００４６】このシステムは、ステアリングホイール上
及び／又はドライバー側のシート内等の、ユーザが車両
の運転位置についた際のユーザの近接位置にバイブレー
タを取り付けるステップを更に含む。バイブレータはそ
の後、ユーザにコンピュータのフィードバックを提供す
るためにコンピュータを介して選択的に作動される。バ
イブレータは、ユーザへの視覚的な負担を軽減するため
に、触覚的なフィードバック（感触に関わる又は基づく
フィードバック）を提供する。安全な運転は、かなりの
視覚的な警戒を必要とするので、ドライバーの視覚的な
負担を軽減することは、安全性を向上させる。更に、ド
ライバーが両手をステアリングホイールにかけている間
に、ドライバーによる入力の発信を可能にすることもま
た、ドライバーの視覚的な負担を軽減する。

【００４７】このシステムは、コンピュータに電子接続
されたディスプレイの提供を更に含む。このコンピュー
タは、コンピュータにより実行された場合に、領域内の
定義済みのセクションの位置と、その定義済みのセクシ
ョンにおいてユーザがある動作を実行した際にユーザか
らの入力として指定される各定義済みのセクションに対
応する情報と、を示すマップをディスプレイ上に表示さ
せるロジックを含む。

【００４８】ディスプレイは、ヘッドアップディスプレ
イ等のように、ユーザが運転中に車両の前方走行路から
目を離すことを必要としない位置に提供されることが好
ましい。或いは、ディスプレイは、車両のダッシュボー
ド又はインストルメントパネル上等の、運転時に車両の
ドライバーにより容易に観察可能な位置及び向きに配置
される。従って、ユーザは、運転中に車両の前方走行方
向から実質的に目を逸らすことなく、運転及びディスプ
レイの観察を同時に行うことができる。

【００４９】本発明の前述の態様及び本発明に伴う多数
の利点は、以下の詳細な説明を添付図面と併せて参照す
ることによって、より容易に理解されるであろう。

【００５０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例を詳細に説明する。本実施の形態は、移
動体としての自動車等の車両に搭載したナビゲーション
装置等の電子装置の機能指示のための入力装置に本発明
を適用したものである。本実施の形態の入力装置は、移
動体などの車両に搭載可能なコンピュータのユーザ・イ
ンターフェース・システムとして好適な一例である。

【００５１】図１は、車両１０用の本発明の実施の形態
にかかるコンピュータのユーザ・インターフェース・シ
ステムの好ましい実施の形態の一部を概略的に示してい
る。車両１０に搭載されたコンピュータ４６は、ユーザ
の動作又は入力に応じて、ラジオ、ウィンドウワイパ、
ＣＤプレーヤ、及びＧＰＳに基づくナビゲーション装置
等の車両内の様々なシステム（電子装置）を作動する機
能を有している。

【００５２】インターフェース・システムは、コンピュ
ータ４６へのユーザ入力用の仮想キーボード又は制御パ
ネルとして定義される、車両のステアリングホイール１
２に近接する開放空間（体積）又は空間領域を含むもの
である。この領域は、ユーザが指をこの領域に挿入する
ことが可能なように開放されている。この領域は、複数
のセクションから構成可能であり、これにより仮想制御
パネル領域として機能する。各々のセクションには、キ
ー、ボタン、英数字入力域、コンピュータへのユーザの
動作又は入力のための他の制御要素が定義される。ユー
ザは、この仮想制御パネル領域の適切なセクションで動
作することにより入力を指示する。

【００５３】仮想制御パネル領域は、ステアリングホイ
ールのクロスバー１４周辺からステアリングホイールの
リム１６まで、即ち、ステアリングホイール１２の上部
の開放部分に延伸することが好ましい。これは、ユーザ
が両手をステアリングホイール１２にかけながら、入力
指示することを可能にするためである。

【００５４】このインターフェース・システムは、ユー
ザに対してマップを表示するコンピュータ制御ディスプ
レイ２０を含む。マップは、仮想制御パネル領域内のセ
クションの位置、及び特定のセクション内でのユーザの
動作により入力されることが可能な情報、例えば電子装
置の操作コマンドを示す。

【００５５】このコンピュータ制御ディスプレイ２０
は、軍事用車両で用いられるヘッドアップディスプレイ
（「ＨＵＤ」）を用いることが可能である。ＨＵＤで
は、ドライバーがディスプレイを見るために車両の前方
走行路から目を逸らすことを必要としない位置に、ディ
スプレイが提供され、特別に改造された眼鏡又はヘルメ
ットを用いている。

【００５６】本実施の形態では、図１に示すように、コ
ンピュータ制御ディスプレイ２０がウインドシールドガ
ラス２１上に現われるように構成している。ウインドシ
ールドガラス２１の一部の上に現われる液晶型等の透過
型ディスプレイは、ＨＵＤの一種である。

【００５７】なお、本発明はウインドシールドガラスに
現れるディスプレイに限定されるものではない。例え
ば、コスト、技術的な制限（特殊な眼鏡の必要性等）、
や他の要素のため、コンピュータ制御ディスプレイ２０
は、車両のドライバーが容易に観察可能な配向及び位置
とするために、インストルメントパネル２６（図２参
照）又はダッシュボード２５上に配置される従来のコン
ピュータパネルでもよい。

【００５８】図２に示すように、インターフェース・シ
ステムは、仮想制御パネル領域との又はこの領域でのユ
ーザの動作を検知又は記録するためにこの領域を監視
（モニタ）するセンサ２２を含む。本実施の形態では、
センサ２２は、デジタル写真装置で用いられる種類等の
イメージ検知タイプのイメージセンサを用いている。特
に、イメージセンサ２２は、電荷結合素子（「ＣＣ
Ｄ」）タイプのカメラ及び、ＣＭＯＳタイプのカメラ等
が好ましい。

【００５９】イメージセンサ２２は、相補型金属酸化膜
半導体（「ＣＭＯＳ」）タイプのカメラセンサを用いる
ことができる。一般に、ＣＣＤカメラは入手が容易であ
るが、ＣＭＯＳカメラには、主に３つの利点がある。第
１の利点は、より小さいサイズ及び軽い重量を有し、よ
り低コストで製造することが可能なことである。第２の
利点は、より少ないエネルギ消費で良いことである。第
３の利点は、最も期待できる利点であり、極力低コスト
で利用するために、単一基板にセンサと他の機能とを併
せ持たせることを可能にすることにある。従って、複数
の信号処理機能が、同一基板（シリコンの単一片）上に
配置することができる。

【００６０】本実施の形態のインターフェース・システ
ムは、検知領域２４を生成する仮想制御パネル領域にほ
ぼ沿ってエネルギーを照射するためのエネルギー源２３
を含んでいる。このエネルギー源２３は、検知領域（検
知フィールド）２４を形成する赤外線（「ＩＲ」）のス
クリーンを照射する光源であることが好ましい。なお、
赤外線が微光状態であるとき、一般的なイメージセンサ
は、この仮想制御パネル領域内でのユーザによる入力又
は動作を確実に判断するためには不十分、すなわち十分
な反射を得ることができない。このため、スクリーン以
外の部分と判別可能な十分な照度が必要である。

【００６１】図１に示されるように、赤外線の検知領域
２４は、センサ２２用の照度を提供するためにステアリ
ングホイール１２の近接位置に延伸する。また、赤外線
を用いたのは、ユーザに煩わしさを感じさせないためで
あり、赤外線は視認困難であるが、イメージセンサ２２
によっては検知可能であることによるものである。

【００６２】検知領域２４は、仮想制御パネルとして定
義される領域全体に広がる。即ち、ステアリングホイー
ルのクロスバー１４の上部端辺りからステアリングホイ
ールのリム１６の上方の内周部に延伸する。

【００６３】システムの精度及び信頼性を向上させるた
めに、検知領域２４は、ステアリングホイールのクロス
バー１４からステアリングホイールのリム１６に向かっ
て上方に放射することが好ましい。図２に概略的に示さ
れるように、センサ２２は、ステアリングホイール１２
の上部を介してドライバーに面するインストルメントパ
ネル２６に取り付けられることが好ましい。

【００６４】この配置は、日光に含まれる赤外線からの
誤ったセンサ情報を抑制するのに効果的である。すなわ
ち、センサ２２をドライバーに面するインストルメント
パネル上に配置することは、ウインドシールドガラス２
１を介して車両に入射する日光の赤外線からセンサを保
護することに相当する。また、ドライバーのシートの背
及びドライバーの体が、リヤウィンドウを介して車両に
入射する日光からセンサ２２を保護することもできる。
センサ２２は、仮想制御パネル領域内でのユーザの動作
の識別における精度を更に高めるために、検知領域２４
を形成する光放射の中心波長（すなわち、エネルギー源
２３の主要波長）を透過する少なくとも１つの光学フィ
ルタ２９を含むことが好ましい。

【００６５】また、センサ２２は、仮想制御パネルとし
て定義される領域内でのユーザの動作を観察するために
十分に照明された良好な視界を有する。検知領域２４を
形成する光は、上方に放射する。従って、ユーザの指が
仮想制御パネル領域に進入すると、検知領域２４からの
光はユーザの指で反射し、センサ２２へ到達する。更
に、ステアリングホイールのリム１８は、後述されるセ
ンサ２２の情報の画像処理のための基準として使用され
ることが可能である。

【００６６】図３に示すように、エネルギー源２３は、
直線状に配置された一連の発光ダイオード（「ＬＥ
Ｄ」）３２から構成される。このＬＥＤ３２は、検知領
域２４が実質的に赤外光から構成されるように、赤外Ｌ
ＥＤを用いることが好ましい。

【００６７】ＬＥＤ３２は、ステアリングホイール１２
の裏側のステアリングホイールの支持体３１に沿って延
伸する。このＬＥＤ３２は、数行から成る複数のＬＥＤ
を連続させ、ステアリングホイールの支持体３１の幅方
向に沿って互いに隣接して延伸し、配列を形成すること
が好ましい。

【００６８】図４に示すように、エネルギー源２３の射
出側にはレンズ３６が設けられている。このレンズ３６
は、実質的に透明なロッド状又は円筒型の形状をしてお
り、好ましくはエネルギー源２３のＬＥＤの配列の上
に、ステアリングホイールの支持体３１の幅方向に沿っ
て延伸する。円筒型のレンズ３６は、ＬＥＤ３２からの
赤外線の放射を収束する。これは、仮想制御パネル領域
に沿って延伸する赤外線のスクリーンから成る検知領域
２４に向けて、赤外線をほぼ平行光束にするように作用
する。ＬＥＤの配列は、ステアリングホイールの支持体
３１に埋設され、円筒型のレンズ３６はこの配列の上に
埋設されることが好ましい。別の好ましい実施の形態で
は、半円筒型のレンズが用いられ、赤外線が半円筒型の
レンズの湾曲した外側表面から外方向に放射されるよう
に配置する。

【００６９】ＬＥＤ３２の個数は、特定の車両のサイ
ズ、ＬＥＤの仕様、及びイメージセンサ２２の制限等の
要素に依存する。円筒型レンズ３６のサイズもまた、こ
れらの要素に依存する。

【００７０】本発明者は、上記ＬＥＤ３２を含むエネル
ギー源２３周辺を試作し、実車に搭載し、実験し、各行
が１０個から成る８行のＬＥＤ３２が、多くの適用に適
しているという結果を得た。具体的には、各行のＬＥＤ
３２は、約１００オームの抵抗３４と共に、互いに直列
に電気接続し、各行は、約１７ボルトの直流電圧源３５
に並列に接続した。円筒型レンズ３６には、約１／２イ
ンチ（１２．７ｍｍ）の直径を有する実質的に透明なプ
ラスチックロッドを用い、ＬＥＤの配列３２の約３ｍｍ
上に配置された。ＬＥＤ３２及び円筒型レンズ３６は両
方とも、ステアリングホイール１２の裏側のステアリン
グホイールの支持体３１に埋設した。

【００７１】ＬＥＤ３２の具体例は、各ＬＥＤは電力消
費が１００ｍＷ、中心波長が９４０ｎｍの赤外線放射、
ＬＥＤ全体で１．５Ｖの電圧降下で１００ｍＡの電流を
消費するものであり、各ＬＥＤの形状としては、３ｍｍ
の直径を有したものを用いている。

【００７２】また、センサ２２は、８ビット階調のＣＣ
Ｄボードカメラを、車両のインストルメントパネル２６
に取り付けた。なお、コンパクトなサイズ、低コスト、
及び比較的高い解像度のために、ＣＣＤボードカメラを
イメージセンサ２２として選択した。また、ＣＣＤカメ
ラは、その中心光軸がステアリングホイール面に略垂直
であり、かつステアリングホイール１２の上半分に中心
を合わせられる位置で、インストルメントパネル２６に
埋設されることが好ましい。これらの設定は、赤外放射
による検知領域２４内でオブジェクトが動かされる際
に、照明される領域を可能な限り一定に保つように、照
明されるオブジェクトの歪み領域が最小に維持すること
ができるという効果を奏する。

【００７３】なお、カメラとしては、米国カリフォルニ
ア州のカルバーシティのマーシャル・エレクトロニクス
（株）（Marshall Electronics Inc.）により製造され
たモデル番号Ｖ１２０５を用いた。このカメラの仕様
は、以下の通りである。 イメージサイズ： ５３７（水平）×５０５（垂直）
約270,000画素 信号対雑音比： ＞４８デシベル 最小照度： ０．００５ＦＣ（０．０５ルクス） 解像度： ３８０ＴＶ線（最小値） 絞り制御： 電子制御 レンズの取付け： 止めねじにより調整可能 コネクタ： 三線プラグインコネクタ、ビデオ、出力、
アース レンズ： ３．６ｍｍ ｆ２．０（７４°(水平)×５６
°(垂直)） 自動絞り範囲： ｆ１．４で０．５乃至８０ルクス 出力： １２ＶＤＣ、１００ｍＡ、１．２Ｗ サイズ： １．７３インチ幅×１．７３インチ高さ×
１．２２インチ奥行き（４．３９ｃｍ幅）×（４．３９
ｃｍ高）×（３．１０ｃｍ奥行） 重量： １．２オンス（３５グラム） 超微光 ０．００５ＦＣ感度 １１００ｎｍまで感度のある赤外線

【００７４】カメラの画角は、イメージサイズ及びカメ
ラのレンズの焦点距離と共に変化する。本実施の形態で
は、カメラは、インストルメントパネル２６のタコメー
タ及びスピードメータの間の位置に埋設した。カメラレ
ンズからステアリングホイール面までの距離Ｄは、約１
２インチ（３０．４８ｃｍ）であった。

【００７５】仮想制御パネル領域を見るのに適した焦点
距離は、次の式（１）及び（２）で表すことができる。 ｆ＝ｖ×Ｄ／Ｖ ・・・（１） ｆ＝ｈ×Ｄ／Ｈ ・・・（２） これらの式（１）及び（２）で用いられる記号は、次の
ように定義される。 ｆ＝レンズの焦点距離 Ｖ＝オブジェクトの垂直方向サイズ Ｈ＝オブジェクトの水平方向サイズ Ｄ＝レンズからオブジェクトまでの距離 ｖ＝イメージの垂直方向サイズ（表１を参照） ｈ＝イメージの水平方向サイズ（表１を参照）

【００７６】

【表１】

【００７７】一般的に、仮想制御パネルの最大水平方向
寸法がその最大垂直方向寸法よりも大きいので、焦点距
離を算出するために式（２）を用いる。本実施の形態で
は、仮想制御パネル領域として、約１５インチ（３８．
１０ｃｍ）の最大水平方向寸法を有したものを用いた。
従って、 ｆ＝ｈ×Ｄ／Ｈ＝４．８ｍｍ×（１２／１５）＝３．８
４ｍｍ である。

【００７８】また、本実施の形態では、３．８４ｍｍ近
傍で入手可能な３．６ｍｍの焦点距離を有するレンズを
選択した。実験機では、レンズの後ろで２個の光学フィ
ルタ２９を用いた。光学フィルタは、第１のフィルタ
が、９５０ｎｍ±２５ｎｍの帯域幅を有し、第２のフィ
ルタが、９４０ｎｍ±５ｎｍの帯域幅を有したものであ
る。

【００７９】図５は、コンピュータのインターフェース
・システムの概略ブロック図を示している。ブロック３
８は、仮想制御パネル領域内でのある形式の動作である
ユーザの入力を示す。ブロック４０は、イメージの収集
を示す。より詳細には、センサ２２が、仮想制御パネル
領域内でのユーザの動作を示すデータを生成する。ブロ
ック４２及び４４は共に、コンピュータ４６による分析
を示す。

【００８０】図７には、このコンピュータ４６の処理を
含み、コンピュータのインターフェース・システムの処
理の流れの概略を示した。この図７に示した処理ルーチ
ンは、繰り返し実行される。まずステップ１００におい
て、センサ２２からの信号をコンピュータが読みとるこ
とによって、仮想制御パネル領域内の画像を読み取る。
次のステップ１０２では、ユーザの指先等が仮想制御パ
ネル領域に進入したときに現れる小塊（ブロブ）を検出
する。この検出はセンサ２２からの信号すなわち画像を
探索することによって実行される。

【００８１】次のステップ１０４では、ブロブが検出さ
れたか否かを判断し、否定された場合には、ステップ１
００へ戻り、肯定された場合には、次のステップ１０４
において上記で検出されたブロブの中心位置を求める。
次のステップ１０８では、仮想制御パネル領域でユーザ
の動作や入力によって作用する機能が、ボタンモードに
設定されているか否かを判断する。本実施の形態では、
ボタンモードとトラッキングモードの２種類の設定が可
能になっている。なお、２種類のモードに限定されるも
のではなく、１種類または３種類以上であってもよい。

【００８２】ステップ１０８で肯定された場合には、ボ
タンモードであり、ステップ１１０へ進み、予め記憶さ
れているセクション配列（マップ）を読み取り、次のス
テップ１１２において該当するセクションを決定すると
共に、そのセクションに対応する出力信号を対応する電
子装置へ供給する。次のステップ１１４では、出力信号
を対応する電子装置へ供給したことを振動装置などでユ
ーザに報知することによってユーザにフィードバックす
る。

【００８３】一方、ステップ１０８で否定された場合に
は、トラッキングモードであり、ステップ１１６におい
て、各ブロブの中心の相対位置を得るためにイメージを
比較する。ブロブの位置が複数あり時系列的に推移する
とき、次のステップ１１８において動作が発生したと判
断しステップ１２０へ進む。一方、ステップ１１８で否
定されたときは、ステップ１００へ戻る。

【００８４】ステップ１２０では、予め記憶された動作
テーブルを読み取り、次のステップ１２２において。対
応する動作を判定する。次のステップ１２４及び１２６
では、上記と同様にして画像を読み取ってブロブを検出
し、ブロブが検出されなくなると、ステップ１２８で否
定されてステップ１１２へ進む。一方、ブロブが検出さ
れなくなると、ステップ１２８で肯定されステップ１０
０へ戻り、上記処理を繰り返す。

【００８５】なお、トラッキングモードのときは連続動
作も考えられるので、動作判定の後に対応出力信号を供
給してもよい。この場合、動作判定の履歴を消去して使
いの判定を行うことが好ましい。

【００８６】上記構成によるコンピュータのインターフ
ェース・システムの処理の流れを機能的に説明する。こ
のシステムでは、センサ２２が仮想制御パネル領域（検
知領域）をモニターし、進行中の一連のイメージとして
データをメモリに格納する。コンピュータ４６内のソフ
トウェアは、イメージが入手可能になると（ステップ１
００）、仮想制御パネル領域内で動作が生じたか否かを
判断するために、これらのイメージを分析する。この処
理は、ブロック４２，４４の機能である。

【００８７】なお、本実施の形態では、センサ２２は、
米国マサチューセッツ州ビレリカのムテックコーポレー
ション（MuTech Corporation）により製造された市販さ
れているモデル番号Ｍ−Ｖｉｓｉｏｎ５００のビデオフ
レームグラバーボードを介してコンピュータに適切にイ
ンターフェース接続している。ビデオフレームグラバー
ボードは、センサ２２からの情報を、分析のためのイメ
ージデータとしてコンピュータ用に適切にフォーマット
するためのものである。特に、イメージデータは、一連
のイメージとしてコンピュータのイメージフォーマット
でメモリに格納される。

【００８８】上記処理のためのソフトウェアは、例え
ば、米国モンタナ州ボーズマンのビジョン１（Vision
1）により開発されVISIONBLOX（商標）として販売され
ている市販のソフトウェアパッケージを用いて開発する
ことができる。このソフトウェアパッケージには、機能
検出、較正、及び小塊「ブロブ（blob）」分析等の多数
の組込まれた標準の視覚ツールが含まれている。更に、
このソフトウェアパッケージは、米国ワシントン州レッ
ドモンドのマイクロソフト（株）により開発されたソフ
トウェアであるActiveXコントロールをサポートしてい
る。従って、アプリケーション開発は、マイクロソフト
のVisual Basic環境下で行われることが可能である。マ
イクロソフトのVisual Basicは、マイクロソフト（株）
から販売されている別のソフトウェアであり、このソフ
トウェアはグラフィック・ユーザ・インターフェース
（「ＧＵＩ」）を有する。また、このソフトウェアパッ
ケージは、デジタルＩ／Ｏ（入出力）カードの使用もサ
ポートしているので、アプリケーションは容易に実際の
自動車等の車両（移動体）のデバイスとインターフェー
ス接続することが可能である。

【００８９】上記分析時のロジック（ソフトウェア）
は、各イメージから、仮想制御パネル領域内でのユーザ
の動作の指示を探索する。ユーザの指先又は親指は、そ
の表面で赤外反射され、仮想制御パネル領域のセンサ２
２からのイメージにおいては多少なりとも「ブロブ（小
塊）」として現われる。この処理のロジックは、特定の
範囲のブロブ領域及びしきい値の設定に基づいてブロブ
を検出するものである。このブロブ領域は、ユーザが仮
想制御パネル領域に指先を挿入した時にカメラ画像に現
われる部分に基づいて設定したものである。すなわち、
ブロブ領域は、カメラ画像に現れる部分を少なくとも含
む大きさの領域である。しきい値は、イメージの最も明
るい部分に焦点を合わせるように設定した。

【００９０】なお、しきい値は、０乃至２５５のグレー
スケール範囲の内の、２５４及び２５５に設定した。こ
れは、少なくともセンサが、晴天の日に車両のガラス２
１を介して直射日光にさらされた条件下で、外部ノイズ
の影響を受けずにブロブを識別することを可能にするた
めである。このようにして、イメージの明るい白色部分
のみが分析のために含められた。

【００９１】なお、日光がウインドシールドガラスから
直接照射しない場合は、より低いしきい値が可能であ
る。本発明者は、このような条件下では、しきい値は２
００まで下げられることを確認した。

【００９２】ところで、日光の強さによりイメージセン
サ２２のコントラストが変化するので、イメージセンサ
２２に対するボタンのトリガ位置の深さも変化する。従
って、ほぼ一定の深さのボタンのトリガ位置を得るため
には、エネルギー源２３として、より多数の赤外ＬＥＤ
３２又はより明るい赤外ＬＥＤ、又はこれらの組合せに
よる、より強い赤外線が好ましい。別の形態では、カメ
ラがイメージを収集する瞬間のみ高光度をもたらす、同
期ストロービングを用いることができる。

【００９３】また、車両の窓は外部からの赤外線を除去
するために赤外線フィルタガラスを用いることが好まし
く、また赤外線フィルタフィルムを車両の窓の表面上に
配置することが好ましい。本実施の形態では、コンバー
チブル又はルーフのない車両でに用いた場合を想定し
た。

【００９４】上記のブロブ領域は、実験的に２０００乃
至１００００画素の範囲内になるように決定された。よ
り詳細には、検知されたブロブはほぼ常に、３０×６０
画素（約２０００画素）乃至１００×１００画素（１０
０００画素）のサイズに及ぶ一般的に矩形の領域を占め
ることを確認した。

【００９５】実際の処理では、イメージ内にブロブが存
在すると判断すると（ステップ１０４で肯定）、これは
ユーザの動作又は入力として解釈してブロブ内の全ての
点のＸ及びＹ座標の値を平均することにより、ブロブの
ほぼ中心の座標を求め（ステップ１０６）、ブロブの中
心の位置に基づいて、これを特定のユーザ動作又は入力
として指定する（ステップ１１０，１１２）。

【００９６】ところで、電子装置には多くの様々なモー
ドがあり、キー、ボタン、英数字入力域、他の制御要素
等の仮想制御パネルを介してのユーザの動作または入力
が電子装置に対しての指示入力に適している。本実施の
形態では、「ボタンモード」及び「トラッキングモー
ド」の２つの異なる基本機能モードを有している。

【００９７】ボタンモードでは、仮想制御パネルが最大
６個のセクションに分割され、各セクションはボタンと
して定義される。例えば、６個のセクションを有する場
合、仮想制御パネル領域は、２列に分割しかつ、各列は
３行に分割する。この方法によるボタン配置の利点は、
全てのボタンがユーザの親指によりアクセス可能な点で
ある。この方法により、システムは、ユーザの両手がス
テアリングホイール１２にかけられている間に操作され
ることが可能である。

【００９８】図１の例では、最下行のみ列分割をせずに
５つのセクションを有した場合である。なお、分割する
セクションの数は、上記に限定されるものではなく、１
または複数のいずれであっても良い。

【００９９】ユーザが仮想制御パネル領域内で動作を実
行すると、システムは、どのセクションで動作が生じた
か、及びボタン、即ち、そのセクションに関連付けられ
た機能を決定する（ステップ１１０，１１２）。この動
作が、そのセクション又はボタンとの、少なくとも予め
定められた一定時間（実験機では１秒）にわたる進入や
存在または接触の持続である場合、システムは、このセ
クションまたはボタンに関連付けられた機能を実行する
（ステップ１１２）。すなわち、ブロック４２，４４の
機能によるコンピュータ４６が電子装置に対応する信号
を出力すべく指示する。

【０１００】ここでは、ブロブのほぼ中心の位置に応じ
て、該当するセクションを決定する。一連のイメージに
基づいて、ブロブの中心が予め設定された時間の間、あ
るセクションに位置していると判断すると、ロジックは
これを、そのセクションに対応するボタンに関連付けら
れた機能を作動するためのユーザ動作または入力として
指定する。なお、このブロブの中心が予め設定された時
間にわたって存続しない場合、新たなユーザ動作／入力
のために（データを）リセットすることが好ましい。

【０１０１】一方、トラッキング（追跡）モードでは、
一連のイメージから配列内のブロブの中心位置を格納す
る。ブロブがもはや検知されない（即ち、その配列に何
も要素が存在しない）と、ユーザの動作を解析した結果
に基づいて機能を実行する。

【０１０２】本実施の形態では、トラッキングモードを
実行する機能である動作トラッキングモジュールは、各
ブロブの中心の相対位置を得るためにイメージを比較す
る。次に、仮想制御パネル領域内で、例えば下から上、
上から下、左から右、又は右から左への動作が発生した
か否かを判断する（ステップ１１６）。その後、この動
作を、例えばラジオのチャンネル探し、ＣＤのトラック
の選択、又は音量調節等のための適切なユーザ入力とし
て指定する（ステップ１２０，１２２）。

【０１０３】上記マイクロソフトのVisual Basic以外の
他の言語としてＣ又はＣ＋＋のプログラミング言語を用
いることができる。また、その他のコンピュータ言語を
用いることも可能である。

【０１０４】なお、上記ユーザの動作または入力を処理
するときには、他の機能として、手書き文字認識を含む
ように拡張されることが好ましい。即ち、仮想制御パネ
ル領域内でのユーザの指による手書きのストロークが、
英数字入力として解釈される。英数字入力は、目的地情
報の入力等の動作のために、車両用ＧＰＳナビゲーショ
ン装置との対話には特に有効である。

【０１０５】一例として、米国カリフォルニア州レッド
ウッドショアーズのコミュニケーション・インテリジェ
ンス・コーポレーション（ＣＩＣ：Communication Inte
lligence Corporation）により開発された手書き文字認
識用ソフトウェアを用いることができる。

【０１０６】上記のようにソフトウェアのロジックが、
車両の機能を実行するためのユーザ動作または入力が発
生したと判断すると、このソフトウェアは、図５のボッ
クス４８に示されるように、コンピュータ４６が適切な
出力信号を生成する。ボタンモードの最中にユーザ動作
が発生した場合は、ボタンモードではトラッキング分析
は必要ないので、システムのロジックは、分析ブロック
４２から出力ブロック４８（もしこのような出力がユー
ザ動作に適している場合）へ進む。トラッキングモード
の場合は、ロジックは、分析ブロック４２の後、適切な
出力を生成する前にトラッキング計算のためにブロック
４４へ進む。すなわち、ブロック４２がボタンモード、
ブロック４４がトラッキングモードの主要な機能を担当
することになる。

【０１０７】図６には、ワイパ、ラジオ、及びＣＤプレ
ーヤ等の車両の機能を作動するために用いられる、デジ
タルＩ／Ｏカード５０を概略的に示した。デジタルＩ／
Ｏカード５０には、米国カリフォルニア州アーバインの
アドバンテック（株）（Advantech Co., Ltd.）から販
売されているモデル番号ＰＣＬ−７２５が用いることが
できる。このデバイスは、１６個のデジタルＩ／Ｏポー
ト（８個の入力及び出力）を、単一のボード上の８個の
リレー・アクチュエータ及び８個の光学的に隔離された
デジタル入力により提供する。このカード用にカスタマ
イズされたActiveXコントロールは存在しないが、標準
のプログラミング環境でデジタルＩ／Ｏへのアクセスを
実現するために用いられることが可能なＩＯＳ３２．Ｄ
ＬＬと名付けられたダイナミック・リンク・ライブラリ
ファイル（「ＤＬＬ」）が存在する。

【０１０８】デジタルＩ／Ｏカード５０リレー出力は、
わずか１アンペアの最大電流が定格である。従って、１
００ボルトの直流電圧で最大１５アンペアの仕様である
標準のソリッドステートリレー（半導体継電器）５２
が、ワイパモータ５４等のより多くの電流を必要とする
車両の機能のために、デジタルＩ／Ｏカード５０に接続
された。図５のボックス５６は、ソリッドステートリレ
ー５２を介する出力を表わし、ボックス４８は、デジタ
ルＩ／Ｏカード５０を介する出力を表わす。

【０１０９】また、上述のように、コンピュータディス
プレイは、ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）を模し
て、ドライバーのシートの前に配置された。コンピュー
タ出力またはフィードバックには、ユーザ入力への応答
に適するようにディスプレイ２０を変化させるステップ
が含まれる。例えば、ウィンドシールドワイパ及びカー
ステレオの制御を実行することができる。

【０１１０】ウィンドシールドワイパは、単純なオン／
オフ制御が可能である。ステレオは、電源オン、電源オ
フ、音量を上げる、音量を下げる、ラジオとＣＤとの切
替え、及び右／左へのチューニングシークから成る一般
的な機能を含んだ制御が可能である。例えば、ユーザ
が、仮想制御パネル上の関連付けられたボタンを押すこ
とにより「ラジオへの切替え」を入力すると、ディスプ
レイ２０は、ステレオ機能のみのメニュー、即ち、ステ
レオメニューを表示するように変化する。図１は、ステ
レオメニューが表示されたディスプレイ２０を示す。

【０１１１】ディスプレイ２０によるコンピュータのフ
ィードバックは、ユーザの視覚的な集中を必要とする。
ドライバーの視覚への負担を軽減するために、インター
フェースシステムは、視覚的ではないフィードバックを
含むことが好ましい。ウィンドシールドワイパ及びステ
レオ等のデバイスは、作動することによってのみフィー
ドバックを提供し、これはドライバーの視覚的な集中力
への負担をある程度軽減する。また、コンピュータ４６
は、車両の音響システムのスピーカー、又はコンピュー
タの音声出力専用スピーカーを介して、音声によるフィ
ードバックを提供することが好ましい。

【０１１２】インターフェース・システムは、ドライバ
ーの視覚的な負担を更に軽減するために、触覚的なフィ
ードバック、即ち、感触に関わる又は基づくフィードバ
ックを更に含むことが好ましい。触覚的な振動によるフ
ィードバックは、ステアリングホイール１２及びドライ
バー側のシート５８等の、運転中に車両のドライバーと
常に接触している部分で実施されることが好ましい。

【０１１３】触覚的な振動によるフィードバックのため
の振動装置は、運転中に感じられる程度に十分強くなけ
ればならず、一般的な車の振動よりも大きな振動周波数
を生成しなければならない。本発明者は、従来のページ
ャ（ポケベル）及びマッサージ機用モータが適切である
ことが確認した。

【０１１４】ページャ用モータは、コンパクトであり、
コスト有効性であり、かつ一般的な路上での振動よりも
大きな周波数での局所的な振動（このモータでは９００
０ＲＰＭ（回転／分））を有する。マッサージ機用モー
タは、ページャ用モータよりも大きな振幅を有するの
で、この振動はページャ用モータによる振動ほど局所的
ではない。従って、これは２つの区別可能なタイプの振
動によるフィードバックを可能にする。

【０１１５】図１に示すように、ページャ用モータ６０
は、ステアリングホイールのリム１６の右側及び左側の
それぞれに埋設されることが好ましい。インターフェー
ス・システムは、ページャ用モータ６０を振動させて、
仮想制御パネル作動領域との接触が成されていることを
ユーザに示す。インターフェース・システムにおいて、
仮想制御パネル上の作動領域との接触が成されているこ
とをユーザに示すために、両方のページャ用モータ６０
が同時に振動することが好ましい。

【０１１６】本発明者は、ユーザが右と左のページャ用
モータ６０の作動を識別することが可能であることを見
いだした。これは、触覚的なフィードバックモードの他
のセットを可能にする。それでもなお、ユーザは片手の
みで運転している時もあり得る。これは、ユーザが人差
し指を用いて入力することを選択する場合に、特に起こ
り得る。この場合、ユーザの手の位置によっては、ユー
ザが触覚的なフィードバックを受取り損ねる可能性があ
る。従って、ステアリングホイールの両方のページャ用
モータ６０が同時に振動することが好ましい。

【０１１７】更なるページャ用モータ６０が、ドライバ
ーのシートの両側に挿入されることが好ましい。更に、
より大きなマッサージ機用モータ６２が、シート５８の
左側と右側との中間位置に挿入される。シート５８内の
モータ６０及び６２は、ロータをシート５８の詰め物か
ら隔離するために、プラスチックの外皮により覆われる
ことが好ましい。シート５８におけるモータの位置とし
ては、ユーザが運転中に常にそこに近接しているはずの
位置が選択される。従って、シートのページャ用モータ
６０は、右と左とを区別するように選択的に作動される
ことが可能である。

【０１１８】ユーザがトラッキングモードでのコンピュ
ータ入力のために、右から左へ指を移動する場合、又は
巻き戻し、左方向へのチューニングシーク、及び前の曲
へのスキップ等の他の指向性のある出力機能が用いられ
る場合、インターフェース・システムは左側のページャ
用モータ６０を作動させることが好ましい。同様に、イ
ンターフェース・システムは、右への指向性動作を意味
するために右側のページャ用モータ６０を作動させる。
シート中央に位置する、より強い振動を伴うマッサージ
機用モータ６２は、エラーインジケータ等の更に別のモ
ードのフィードバックのために残しておくことが好まし
い。

【０１１９】本実施の形態では、ページャ用モータ６０
及びマッサージ機用モータ６２は略円筒形の形状のもの
を用いている。ページャ用モータ６０は、１．３ＶＤＣ
及び８５ｍＡでの動作時に９０００ｒｐｍ、モータサイ
ズは、長さが０．５５インチ（１４．０ｍｍ）及び直径
が０．１７インチ（４．３１ｍｍ）、及び軸サイズは、
長さが０．２１インチ（５．３３ｍｍ）及び直径が０．
１５インチ（３．８１ｍｍ）である仕様を有した。マッ
サージ機用モータ６２は、３ＶＤＣ及び２００ｍＡでの
動作時に９０００ｒｐｍ、モータサイズは、長さが１．
２０インチ（３０．４８ｍｍ）及び直径が１．００イン
チ（２５．４０ｍｍ）、及び及び軸サイズは、長さが
０．４２インチ（１０．６７ｍｍ）及び直径が０．０８
インチ（２．０３ｍｍ）である仕様を有した。標準のＣ
型電池がページャ用モータ６０及びマッサージ機用モー
タ６２に動力を供給するために使用された。

【０１２０】コンピュータ４６は、その構成要素が車両
の中央コンソールに、又はダッシュボード又はインスト
ルメントパネル２６の背後に格納されている従来型のコ
ンピュータであることが好ましい。代替の実施の形態で
は、コンピュータ４６は、車両用ナビゲーション装置又
はステレオ等の別のシステムと統合することができる。
この点について、車両のステレオシステムを介してイン
ターネットアクセスを提供するために、コンピュータを
車両のステレオシステムと統合する提案が成されてい
る。或いは、コンピュータ４６は、車両のステレオシス
テムと統合される、より汎用のマルチメディアシステム
の一部であってもよい。

【０１２１】また別の好ましい代替の実施の形態では、
仮想制御パネル領域とのユーザ接触の位置を決定するた
めに、音響位置決めシステムを使用することが可能であ
る。音響システムは、日光の赤外線による干渉にとらわ
れないという利点を有する。音波が超低周波の（不可聴
な）範囲であれば、ユーザに対する透明性は維持され
る。しかしながら、音波は、適切な信号対雑音比を達成
するために、車両内で存在する一般的な振動を含まない
周波数でなければならない。

【０１２２】基準マーカは、ステアリングホイールのリ
ム１６上等のステアリングホイール１２の裏側に配置さ
れることが好ましい。基準マーカは、道路のカーブ等で
ドライバーがステアリングホイールを回転させる場合の
ためにあり、このマーカはインターフェース・システム
と相互作用する。上記分析時の処理（ソフトウェア）
は、基準マーカのその位置でのイメージを調査し、ステ
アリングホイールの回転角度に一致させるように座標変
換を適用する。このようにすることで、制御パネルとの
ユーザ接触を特定の入力として指定する際に、ステアリ
ングホイール１２の回転角度を考慮することができる。

【０１２３】コンピュータのインターフェース・システ
ムは更に、ソフトウェアのロジックに組み入れられた回
転運動検知を含むことが好ましい。このロジックは、仮
想制御パネル上でのユーザの指先又は親指の回転運動及
び回転方向（時計回りか反時計回り）を検知する。従っ
て、インターフェースは、コンピュータディスプレイ２
０をスクロールするため等のある形式の入力を発信する
際に、ユーザに優れた利便性をもたらすための「仮想ジ
ョグ・シャトルデバイス」を含む。

【０１２４】更に、ソフトウェアは、ジェスチャ認識を
含むことが好ましい。前述されたように、代替の好まし
い実施の形態が存在するので、改造、代用、及び変更
は、何れの当業者によっても成されることが可能である
ことは理解されるであろう。

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、操
作者の動作に対応して発生する発生手段によって発生さ
れた動作指示点を、監視手段が監視し、これを解析手段
によって解析した結果の操作者の動作に対応する出力信
号を、供給手段により電子装置へ供給するので、操作者
の簡単な動作で所定の指示を確実に入力することができ
る、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両の一部に連結された本発明のコンピュータ
のインターフェース・システムの好ましい実施の一形態
の一部を示す概略図である。

【図２】図１の車両のステアリングホイール及びインス
トルメントパネルの一部の概略側面図である。

【図３】図２のエネルギー源又は光源の回路図である。

【図４】図２の光源の概略端面図である。

【図５】インターフェース・システムの概略ブロック図
である。

【図６】図１のコンピュータのインターフェース・シス
テムのリレー回路の概略図である。

【図７】システム全体的に見た概略処理の流れを示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１０ 車両 １２ ステアリングホイール ２０ ディスプレイ（表示手段） ２１ ウインドシールドガラス ２２ センサ（監視手段） ２３ エネルギー源（発生手段、発光手段の一部） ２４ 検知領域 ２５ ダッシュボード ２６ インストルメントパネル ３６ レンズ（発光手段の一部） ４６ コンピュータ（解析手段） ４８ ボックス（供給手段） ６０ ページャ用モータ（報知手段） ６２ マッサージ機用モータ（報知手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｆ 3/00 ６２０ Ｇ０６Ｆ 3/00 ６２０Ｇ ６８０ ６８０Ｃ 3/03 ３８０ 3/03 ３８０Ｃ ３８０Ｄ 3/033 ３６０ 3/033 ３６０Ｅ (72)発明者 フォン シュエ アメリカ合衆国 94305 カリフォルニア 州 スタンフォード ブラックウェルダー 126 11エフ (72)発明者 スン−ワン ウェイン チャン アメリカ合衆国 95131 カリフォルニア 州 サンノゼ ソーンリーフ ウェイ 1606 (72)発明者 ハン リン アメリカ合衆国 94086 カリフォルニア 州 サニーベール ポンデローサ アベニ ュー 987 ナンバーエー Ｆターム(参考） 5B020 AA12 CC12 GG16 5B068 AA05 AA11 AA32 BB20 BC04 BE06 BE15 CD01 5B087 AA06 AA10 AB02 AB09 AE00 CC02 CC26 CC34 DD02 DE02 DE03 DG02 DJ03 5E501 AA22 BA03 BA05 CA04 CC02 CC06 EA10 EB05 FA23 FA45 FB43

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操作者の動作によって該動作に対応する
   出力信号を電子装置に供給する入力装置において、 前記動作に対応して動作指示点が発生するように光波を
   出射する発生手段と、前記動作指示点を監視する監視手
   段と、 前記監視手段により監視した動作指示点に基づいて、操
   作者の動作を解析する解析手段と、 前記解析手段の解析結果により定まる動作に対応する出
   力信号を前記電子装置へ供給する供給手段と、 を備えたことを特徴とする入力装置。
2. 【請求項２】 前記出力信号による前記電子装置の機能
   を表す機能情報を、動作に対応して表示する表示手段を
   さらに含むことを特徴とする請求項１に記載の入力装
   置。
3. 【請求項３】 所定動作によって電子装置に出力信号を
   供給したことを報知する報知手段をさらにを含むことを
   特徴とする請求項１または請求項２に記載の入力装置。
4. 【請求項４】 前記発生手段は、出射方向を含む面状に
   光を出射する発光手段から構成したことを特徴とする請
   求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の入力装置。
5. 【請求項５】 前記発生手段は、移動体を操舵するため
   のステアリングホイールに設けたことを特徴とする請求
   項１乃至請求項４の何れか１項に記載の入力装置。