JP2005234676A - 空間操作系生成システム - Google Patents

Abstract

【課題】 機器を操作するための操作系を任意の空間部分に選択的に構築可能とし、操作利便性の向上に寄与することができる「空間操作系生成システム」を提供すること。
【解決手段】 空間操作系生成システム１０は、操作系の虚像ＶＳ（Ｒ）を所定の位置に表示する空間表示装置２０と、操作対象の機器及び空間表示装置２０に通信可能に接続され、虚像の操作系ＶＳ（Ｒ）に対する操作を検出し、該検出した操作の内容に応じた操作指示を当該機器に送信する空間操作検出装置３０とを備える。空間表示装置２０は、操作系の虚像ＶＳ（Ｒ）の表示位置を切り替える旨の操作指示を受けたときに、当該操作系の虚像を別の所定の位置（ＶＳ（Ｆ））に表示する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、機器を操作するためのスイッチやキー、ボタン等の操作系を空間に生成する技術に係り、特に、リヤエンターテイメントシステム(Rear Entertainment System) を搭載した車両において当該システムに接続されている車載機器を操作する上でその利便性を高めるのに有用な空間操作系生成システムに関する。

車載用オーディオシステムには、フロント側とリヤ側とにそれぞれ別々の操作部及び表示部を備えたリヤエンターテイメントシステムがある。このリヤエンターテイメントシステムは、リヤ席のユーザに対してＣＤチェンジャやラジオチューナ等からのオーディオ情報、テレビやＤＶＤ等からの映像情報などのエンターテイメントを提供するものであり、一般には高級大型車向けに提供されている。

典型的なリヤエンターテイメントシステムには、リヤ席に搭乗しているユーザがオーディオ／映像ソースの選択や音量調整等の操作を行うための操作ユニット、選択されたソースから出力されるオーディオ信号に応じた音声を受聴するためのヘッドホンや、選択ソースから出力される映像信号に応じた情報を表示するディスプレイ等が用意されている。例えば、リヤ席のユーザが操作ユニットを操作し、そのヘッドホン／ディスプレイにどのソースのオーディオ／映像情報を出力させるかを選択指示し、あるいは、ヘッドホン／ディスプレイに出力されているオーディオ／映像情報に係るソースに対して操作指示（シーク・アップ／ダウン、音量調整等）を与えることで、当該指示に基づき変更されたソースの動作状態がヘッドホンを通して受聴され、またディスプレイを通して表示される。

また、従来の車載用オーディオシステムには、リヤエンターテイメント用のプロジェクタを備えたものもある。このようなプロジェクタを使用するメリットとしては、ＬＣＤ等のディスプレイと比べて大きな表示を実現できること、表示する場所が自由に変えられることなどが挙げられる。現状の使用形態としては、プロジェクタを車室内の天井やリヤ席の背もたれの中央部分などに固定し、このプロジェクタからの映像を、車室内の決められた位置（例えば、フロント席の背もたれ付近に天井から吊り下げたスクリーン上）に投影している。また、映像の操作は、リモートコントローラ（リモコン）により、あるいはプロジェクタに設けられた操作スイッチやボタン等の直接操作により行われている。

また、上記のような操作ユニット等のハードウエアの操作系を設ける代わりに、操作パネルの虚像を空間に映し出すようにした技術もある（例えば、特許文献１参照）。この文献に記載されている技術では、車両内のセンターコンソールに設置したホログラムからなる操作パネルの写真に、光照射を行って三次元の立体虚像の仮想スイッチを浮き出させ、この仮想スイッチに対する操作者の接触位置を位置検出センサで検出し、この仮想スイッチに応じた操作指示を行うようにしている。
特開平９−１９０２７８号公報

上述したように従来の車載用オーディオシステムには、リヤ席の乗員用にリヤエンターテイメントシステムが組み込まれたものがあるが、車載機器を操作するための媒体は操作ユニット（ハードウエア装置）であり、しかもこの操作ユニットはリヤ席近傍の所定の位置に固定的に配置されていた。また、車両に新たにリヤエンターテイメントシステムを搭載する場合、そのシステム構成に合わせて新たにリヤ席用の表示・操作装置（ハードウエア装置）を取り付けなければならない。

また、このような操作ユニット等を設ける代わりに仮想の操作系（操作パネルの虚像）を構築するようにした技術もあるが（上記の特許文献１）、この技術では、操作パネルの虚像を映し出す位置はフロント席近傍の所定の位置に固定されていた。このため、その仮想の操作系が映し出される位置によっては、フロント席の乗員（典型的にはドライバ）にとって必ずしも使い勝手が良いとはいえない場合があった。

一方、従来のリヤエンターテイメント用のプロジェクタを備えた車載用オーディオシステムでは、プロジェクタは車室内の所定の位置に固定され、プロジェクタからの映像は車室内の決められた位置に投影されていた。また、映像を操作するにはリモコンあるいはプロジェクタに設けられた操作スイッチ等を直接操作するしかなかったため、非常に不便であった。また、プロジェクタからの映像の投影位置を変えた場合、その変更後の投影面上に映像の焦点を合わせるための調整作業を必要とするため、ユーザにとってはその作業が面倒であり、操作利便性の点で課題があった。

本発明は、かかる従来技術における課題に鑑み創作されたもので、機器を操作するためのスイッチやボタン等の操作系を任意の空間部分に選択的に構築できるようにし、ひいては操作利便性の向上に寄与することができる空間操作系生成システムを提供することを目的とする。

上記の従来技術の課題を解決するため、本発明の一形態によれば、機器を操作するための操作系の虚像を所定の位置に表示する空間表示装置と、操作対象の機器及び前記空間表示装置に通信可能に接続され、前記所定の位置に表示された虚像の操作系に対する操作を検出し、該検出した操作の内容に応じた操作指示を当該機器に送信する空間操作検出装置とを具備し、前記空間表示装置は、前記操作系の虚像の表示位置を切り替える旨の操作指示を受けたときに、当該操作系の虚像を別の所定の位置に表示することを特徴とする空間操作系生成システムが提供される。

この形態に係る空間操作系生成システムによれば、空間表示装置と空間操作検出装置が協働して、所定の位置に表示された虚像の操作系の表示位置を別の所定の位置に切り替えて（選択的に）表示できるようにしている。つまり、機器を操作するための操作系が特定の位置に固定化されず、任意の空間部分に操作系を構築できるので、この操作系に対して入力操作を行うユーザにとってその利便性を向上させることができる。

また、本発明の他の形態によれば、操作対象の機器に通信可能に接続され、該機器を操作するための操作系の画像を所定の位置にある対象物に投影するプロジェクタと、該プロジェクタに通信可能に接続され、前記対象物に投影された操作系に対する空間操作を検出し、該検出した操作の内容に応じた操作指示を当該機器に送信する空間入力センサとを備え、該空間入力センサは、操作者の指が前記対象物の手前から当該対象物に投影された操作系まで所定の距離を移動したことを検知したときに、当該操作系において操作者の指の位置に対応する部分の操作が行われたことを検出することを特徴とする空間操作系生成システムが提供される。

この形態に係る空間操作系生成システムによれば、所定の位置にある対象物に投影された操作系（画像）に対し、操作者の指が当該対象物の手前から当該操作系まで所定の距離を移動したことを検知したときに、当該操作系に対する操作が行われたことを検出するようにしている。つまり、操作系（画像）を投影している当該対象物の手前の所定の距離に相当する部分に空間操作系を構築している。従って、プロジェクタの向きを任意の方向に変えて別の対象物上に操作系（画像）を投影した場合でも、同様にして当該対象物の手前の所定の距離に相当する部分に空間操作系を構築できるので、ユーザにとってその操作利便性を大いに高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る空間操作系生成システムを車両に搭載した場合の各構成ユニットの配置を模式的に示したものであり、図２は本システムの構成を機能ブロック図の形態で概略的に示したものである。

先ず、図１を参照すると、本実施形態に係る空間操作系生成システム１０は、その基本的な構成ユニットとして、車両に搭載されている機器（ＣＤドライブ、ラジオチューナ、カセットテープデッキ、テレビ、ＤＶＤドライブ等のオーディオ／映像機器、ナビゲーション装置、電話機等の通信機器など）を操作するための操作スイッチやキー、ボタン等の操作系（操作パネル）を立体的な虚像ＶＳとして所定の位置の空間部分に映し出す空間表示装置２０と、この空間表示装置２０により映し出された操作系の虚像ＶＳに対する操作（具体的には、虚像の操作パネルに対する操作者の指の接触位置）を検出する空間操作検出装置３０とを備えている。以下の記述において、操作系（操作パネル）の立体虚像ＶＳは「仮想操作系」ともいう。空間表示装置２０は、センターコンソール１１の下部近傍の適当な位置に配設され、空間操作検出装置３０は、空間表示装置２０に近接して配置されている。空間操作検出装置３０は、空間表示装置２０と操作対象機器１にそれぞれ通信可能に接続されており、仮想操作系ＶＳに対する操作を検出すると、その操作の内容に応じた操作指示を当該機器１に送信する。

また、空間表示装置２０により表示されるべき仮想操作系ＶＳは、リヤ席の乗員とフロント席の乗員がそれぞれ操作可能な範囲において空間表示装置２０からそれぞれ所定の距離の位置に選択的に表示されるようになっている（図１（ａ）においてＶＳ（Ｒ）で示す部分、図１（ｂ）においてＶＳ（Ｆ）で示す部分）。この仮想操作系ＶＳの切り替え表示に係る動作については、後で説明する。

さらに、センターコンソール１１には、上記の各車載機器を操作するための操作スイッチやキー、ボタン等のハードウエア操作系１２（図２参照）が設置されており、このハードウエア操作系１２は、操作対象機器１に通信可能に接続されると共に、空間操作検出装置３０を介して空間表示装置２０に通信可能に接続されている。このハードウエア操作系１２に対して操作が行われると、仮想操作系ＶＳに対する操作と同様に、その操作の内容に応じた操作指示が当該機器１に送信される。

なお、仮想操作系ＶＳに含まれる操作スイッチやボタン等の数（すなわち、操作対象機器１を機能させるための操作指示の数）は、所定の空間部分に映し出すためにその大きさの制限から、センターコンソール１１上のハードウエア操作系１２に含まれる操作スイッチ等の数よりも少ない。このため、操作対象機器１を機能させるための操作指示の種類によっては、ハードウエア操作系１２には含まれるが仮想操作系ＶＳには含まれない操作スイッチ等もある。但し、仮想操作系ＶＳには、少なくとも本発明に関連する操作スイッチ等として、その表示位置をリヤ側の所定の位置（ＶＳ（Ｒ））とフロント側の所定の位置（ＶＳ（Ｆ））に選択的に切り替えるための操作スイッチ等が含まれている。この仮想操作系ＶＳの表示位置を切り替えるための操作スイッチ等は、ハードウエア操作系１２にも含まれており、また、本システムに通信可能に接続されるリモコン等の外部の操作系１３（図２参照）にも含まれている。この外部の操作系１３は、ハードウエア操作系１２と同様に、操作対象機器１に通信可能に接続されると共に、空間操作検出装置３０を介して空間表示装置２０に通信可能に接続されている。

次に、図２を参照すると、空間表示装置２０は、操作パネルの虚像（仮想操作系）ＶＳを車室内の所定の空間部分に浮かび上がらせるための光学系２１と、この光学系２１を駆動する駆動系２２とを備えている。光学系２１は、リヤ側の所定の位置に操作パネルの虚像ＶＳ（Ｒ）を結像させるためのリヤ用の光学系２１Ｒと、フロント側の所定の位置に操作パネルの虚像ＶＳ（Ｆ）を結像させるためのフロント用の光学系２１Ｆを有している。特に図示はしないが各光学系２１Ｒ，２１Ｆには、操作対象機器１の操作スイッチ等を配列した操作パネルのホログラム写真を有するガラス感板で構成される表示部と、この表示部にレーザ光を照射する光照射部と、この光照射部により表示部から投影された表示内容（操作パネル）を反射させる凹面鏡と、この凹面鏡で反射された映像を一部反射させて装置２０の前方に操作パネルの虚像（仮想操作系）ＶＳを結像させるハーフミラーが内蔵されている。駆動系２２は、空間操作検出装置３０から送られてくる仮想操作系ＶＳの切り替え表示に係る操作指示に基づいて、リヤ用の光学系２１Ｒから投影される仮想操作系ＶＳ（Ｒ）又はフロント用の光学系２１Ｆから投影される仮想操作系ＶＳ（Ｆ）を選択的に有効にする。

なお、図２の構成例では光学系２１をリヤ用（２１Ｒ）とフロント用（２１Ｆ）に分けているが、例えば、光学系２１に内蔵される表示部をその投影方向に移動可能な駆動手段を更に内蔵させ、この駆動手段を空間操作検出装置３０からの制御に基づいて機能させることで、光学系２１をリヤ用とフロント用に分けることなく、操作パネルの虚像ＶＳの結像位置を変えることができる。この場合、光学系２１を構成する光学部品の物量はほぼ半分で済むため、空間表示装置２０の小型化に寄与する。

一方、空間操作検出装置３０は、当該装置３０の前方（図１において仮想操作系ＶＳが表示される空間部分）に向けて光を照射する発光部３１と、この発光部３１から照射されて操作者の手又は指で反射された光を検出する受光部３２と、マイクロコンピュータ等により構成された制御部３３とを備えている。この制御部３３は、発光部３１及び受光部３２に動作可能に接続されると共に、空間表示装置２０の駆動系２２に通信可能に接続されている。発光部３１及び受光部３２は、赤外線発光器と受光器が一体化された発光・受光器がグリッド状に配列されて構成されている。発光部３１と受光部３２は協働して、操作パネルの虚像（仮想操作系）ＶＳに対する操作者の指の動きを検出する。すなわち、仮想操作系ＶＳの表示位置に焦点を合わせて発光部３１から赤外線ＩＲを照射し、仮想操作系ＶＳの表示位置に操作者の指が達することによって反射される赤外線を受光部３２で受光し、その受光に応じた検出信号を制御部３３に出力する。

このとき、発光部３１から照射された赤外線（信号）に対し、受光部３２で検出された反射光の信号は位相の「ずれ」を生じる。この位相の「ずれ」は、操作者が指を触れている仮想操作系ＶＳの表示位置までの距離に依存する。つまり、発光部３１からの照射光と受光部３２で検出された反射光との間の位相の「ずれ」を検知することで、仮想操作系ＶＳの表示位置（操作者の指の接触位置）までの距離を検出することができる。また、赤外線発光器と受光器を一体化したものをグリッド状に配列して発光部３１及び受光部３２を構成しているので、操作者の手や指の形状も三次元的に認識することができる。

制御部３３では、受光部３２から入力した検出信号に基づいて、仮想操作系ＶＳのどの部分の操作スイッチ等が操作されたのか、すなわち、操作者の指の接触位置を検出することができる。そして、その検出結果に基づいて、操作されたスイッチ等の内容に応じた操作指示を対象の当該機器１に送信する。また、制御部３３は、仮想操作系ＶＳに対して行われた操作の内容が、その仮想操作系ＶＳの表示位置を切り替える旨の操作指示の場合には、当該操作指示を空間表示装置２０の駆動系２２に送信する。駆動系２２では、上述したように当該操作指示に基づいて、リヤ用の光学系２１Ｒ又はフロント用の光学系２１Ｆの出力を選択的に有効にする。

以上のように構成された本実施形態に係る空間操作系生成システム１０は、後述するように空間表示装置２０において空間入力用の操作パネルの虚像（仮想操作系）ＶＳをリヤ側の所定の位置の空間部分とフロント側の所定の位置の空間部分とに選択的に映し出せるようにし、この映し出された仮想操作系ＶＳに対する操作（空間入力）を空間操作検出装置３０において検出できるようにしたことを特徴とする。

以下、本実施形態の空間操作系生成システム１０において行う空間表示及び空間操作検出に係る処理について、その処理フローの一例を示す図３を参照しながら説明する。

先ず最初のステップＳ１では、空間操作検出装置３０の制御部３３において、リヤ席の乗員が居る（ＹＥＳ）か否（ＮＯ）かを判定する。この判定は、例えば、リヤ席に人が搭乗した時にフロント席の乗員（典型的にはドライバ）がその旨をハードウエア操作系１２から入力し、その入力信号に基づいて行うようにしてもよい。あるいは、別の判定方法としては、車室内の適当な位置にカメラ等の撮像手段を設置しておき、リヤ席に人が搭乗した時にその様子をモニタし、そのモニタ結果を制御部３３において判断するようにしてもよい。そして、判定結果がＹＥＳの場合にはステップＳ２に進み、判定結果がＮＯの場合には本処理フローは「終了」となる。

次のステップＳ２では、制御部３３からの制御に基づいて空間表示装置２０の駆動系２２及びリヤ用の光学系２１Ｒを介して、リヤ席の乗員が操作可能な範囲において所定の距離の位置に仮想操作系ＶＳ（Ｒ）を表示する。

次のステップＳ３では、空間操作検出装置３０の制御部３３において、リヤ席の乗員用に表示された仮想操作系ＶＳ（Ｒ）に対して何らかの操作が行われた（ＹＥＳ）か否（ＮＯ）かを判定する。この判定は、上述したように発光部３１及び受光部３２が行う動作に基づいて行うことができる。そして、判定結果がＹＥＳの場合にはステップＳ４に進み、判定結果がＮＯの場合には当該判定処理を繰り返す。

次のステップＳ４では、制御部３３において、仮想操作系ＶＳ（Ｒ）に対して行われた操作の内容が当該操作系の表示位置を切り替える旨の操作指示である（ＹＥＳ）か否（ＮＯ）かを判定する。そして、判定結果がＹＥＳの場合にはステップＳ５に進み、判定結果がＮＯの場合にはステップＳ７に進む。

ステップＳ５では、制御部３３から空間表示装置２０の駆動系２２に対し、仮想操作系ＶＳ（Ｒ）の表示位置を切り替える旨の操作指示を送信する。

次のステップＳ６では、ステップＳ２で行った処理と同様にして、制御部３３からの制御に基づいて空間表示装置２０の駆動系２２及びフロント用の光学系２１Ｆを介して、フロント席の乗員が操作可能な範囲において所定の距離の位置に仮想操作系ＶＳ（Ｆ）を表示する。そして、本処理フローは「終了」となる。

一方、ステップＳ７では（つまり、リヤ側の仮想操作系ＶＳ（Ｒ）に対して行われた操作の内容が車載機器に対する操作指示の場合）、制御部３３から対象の機器１に当該操作指示を送信する。これによって、当該機器１は、その操作指示に応じた動作を行う。この後、ステップＳ３に戻って上記の処理を繰り返す。

以上説明したように、本実施形態に係る空間操作系生成システム１０によれば、空間操作検出装置３０において検出された信号に基づいて空間表示装置２０により、空間入力用の操作パネルの虚像（仮想操作系）ＶＳをリヤ側の所定の位置の空間部分（ＶＳ（Ｒ））とフロント側の所定の位置の空間部分（ＶＳ（Ｆ））とに選択的に表示できるようにしている。つまり、対象の機器１を操作するための仮想操作系ＶＳを必要に応じて車室内の任意の空間部分に切り替え表示することができるので、この仮想操作系ＶＳに対して入力操作を行うリヤ側の乗員又はフロント側の乗員にとってその利便性を大いに向上させることができる。

また、車両に新たにリヤエンターテイメントシステムを搭載する場合にも、新たにリヤ席用の表示・操作装置（ハードウエア装置）を取り付ける必要が無くなる。

なお、上記の処理フローでは（図３参照）、リヤ側の乗員による仮想操作系ＶＳ（Ｒ）の操作に基づいて当該仮想操作系の表示位置をフロント側に切り替える場合を例にとって説明したが、仮想操作系の表示位置を切り替えるためのトリガはこれに限定されないことはもちろんである。例えば、リヤ側の乗員からの要求に基づいてフロント側の乗員がハードウエア操作系１２を操作し、あるいはリモコン等１３を操作することで、仮想操作系の表示位置を切り替えるようにしてもよい。

上述したように仮想操作系ＶＳに含まれる操作スイッチ等の数は、ハードウエア操作系１２に含まれる操作スイッチ等の数よりも少ないため、操作指示の種類によっては仮想操作系ＶＳに含まれない操作スイッチ等もある。従って、上記の処理フロー（図３）においてフロント側に仮想操作系ＶＳ（Ｆ）を生成した場合でも（ステップＳ６）、フロント席の乗員（典型的にはドライバ）がハードウエア操作系１２を操作しなければならない場合がある。

このような場合、ドライバ（操作者）から見てハードウエア操作系１２の手前の空間に仮想操作系ＶＳ（Ｆ）が表示されると、その仮想操作系ＶＳ（Ｆ）が存在する空間部分を避けてハードウエア操作系１２を操作しなければならず、このような操作態様はドライバにとっては非常に不便である。なぜならば、仮想操作系ＶＳ（Ｆ）とハードウエア操作系１２の物理的配置を考慮すると、仮想操作系ＶＳが存在する空間部分を通過することなくハードウエア操作系１２を直接操作することは実質上無理があるからである。

従って、センターコンソール１１上のハードウエア操作系１２を操作しようとすると、操作者の指は先ずその手前に存在する仮想操作系ＶＳ（Ｆ）に触れてしまうため、空間操作検出装置３０では、仮想操作系ＶＳ（Ｆ）が操作されたものと判断し、その操作に応じた操作指示を対象の機器に送信してしまう。つまり、意図していたハードウエア操作系１２の操作に基づいた機能ではなく、仮想操作系ＶＳ（Ｆ）の触れてしまった機能が作動してしまうといった不都合が生じる。また、ハードウエア操作系１２は、その手前に存在する仮想操作系ＶＳ（Ｆ）の陰に隠れて見えにくいため、その操作が行い難いといった不都合も想定される。

図４は、かかる不都合を解消するための実施形態を示したものである。この実施形態では、フロント席の操作者（典型的にはドライバ）から見てセンターコンソール１１上のハードウエア操作系１２の手前の空間に仮想操作系ＶＳ（Ｆ）が表示された場合において、操作者がハードウエア操作系１２を操作することを前提としている。

先ず、操作者の指が仮想操作系ＶＳ（Ｆ）の存在する空間部分の前端（Ｐ１の位置）に達すると（図４（ａ）参照）、空間操作検出装置３０では、仮想操作系ＶＳ（Ｆ）のどの部分の操作スイッチ等が操作されたのか（操作者の指の接触位置）を検出し、その操作スイッチ等の内容に応じた操作指示を、この時点では対象の当該機器１に送信せずに、保留状態（選択状態）にしておく。そして、さらに指を移動させて仮想操作系ＶＳ（Ｆ）の空間部分の中に入り、空間部分の後端（Ｐ２の位置）から出たときに（図４（ｂ）参照）、空間操作検出装置３０により、保留状態（選択状態）としておいた当該操作指示をキャンセルし、さらに、空間操作検出装置３０からの制御に基づいて空間表示装置２０により、仮想操作系ＶＳ（Ｆ）の表示を消去する。

なお、指を移動させて仮想操作系ＶＳ（Ｆ）の空間部分の中に入り、所定の時間（例えば、１秒間程度）が経過しても操作者の指がまだ空間部分に留まっている場合には、選択状態を「確定」して、当該操作指示を対象の当該機器１に送信する。

このように図４に示す実施形態によれば、フロント側に生成した仮想操作系ＶＳ（Ｆ）がセンターコンソール１１上のハードウエア操作系１２の手前の空間に表示された場合でも、操作者の指が仮想操作系ＶＳ（Ｆ）の存在する空間部分を通過したときに当該仮想操作系による操作指示をキャンセルするようにしているので、本来意図していない仮想操作系ＶＳ（Ｆ）の触れてしまった機能が作動するのを防止することができる。また、操作指示をキャンセルしたときに仮想操作系ＶＳ（Ｆ）の表示を消去しているので、センターコンソール１１上のハードウエア操作系１２が見易くなり、その操作が行い易くなる。

図５は本発明の他の実施形態に係る空間操作系生成システムの構成を斜視図の形態で概略的に示したものである。

本実施形態に係る空間操作系生成システム１０ａは、その基本的な構成ユニットとしてリヤエンターテイメント用のプロジェクタ２０ａを備えており、このプロジェクタ２０ａに空間入力センサ３０ａが内蔵されている。また、ＰＳで示す範囲はプロジェクタ２０ａの表示エリアを示しており、この表示エリアＰＳに、プロジェクタ２０ａからの投影画像（本実施形態では、機器を操作するための操作ボタンやスイッチ等の操作パネルの画像）が表示されるようになっている。この表示エリアＰＳは、車室内の所定の位置に配設されたスクリーン等の対象物上に画定される。スクリーン以外の対象物としては、例えば、フロント席のヘッドレストや背もたれの後ろ等が適当である。一方、空間入力センサ３０ａは、プロジェクタ２０ａの画角（表示エリアＰＳの範囲）と同等のセンシングエリアＳＡを有している。従って、図示のようにプロジェクタ２０ａの表示エリアＰＳと空間入力センサ３０ａのセンシングエリアＳＡは、基本的に同じ範囲を占めている。なお、本実施形態では空間入力センサ３０ａをプロジェクタ２０ａに内蔵させているが、必ずしも内蔵させる必要がないことはもちろんである。

本実施形態に係る空間操作系生成システム１０ａを構成するプロジェクタ２０ａ及び空間入力センサ３０ａは、各々の構成及び機能において、上述した実施形態（図１、図２）における空間表示装置２０及び空間操作検出装置３０とそれぞれ基本的に同じである。但し、本実施形態に係るシステム１０ａでは、上述した実施形態に係るシステム１０と比べて、プロジェクタ２０ａから操作パネルの画像（操作系）が所定の位置にあるスクリーン等の対象物上に投影される点、プロジェクタ２０ａからの操作パネルの画像（操作系）の投影位置を変えたときにその変更後の新たな対象物上に画像の焦点を自動的に合わせるようにした点で実質上相違する。

本実施形態に係る空間操作系生成システム１０ａでは、以下のように空間操作検出を行っている。すなわち、図６（ａ）に例示するように、空間入力センサ３０ａでは、赤外線ＩＲの照射及びその反射光の検出に基づいて、プロジェクタ２０ａが操作パネルの画像ＰＳを投影しているスクリーン４０までの距離を測定することができ、また、プロジェクタ２０ａとスクリーン４０の間にある物体までの距離も測定することができ、さらにその物体の形状まで三次元的に認識することができる。

従って、空間入力センサ３０ａでは、操作者の手又は指（物体）がスクリーン４０の手前からスクリーン４０上に投影された操作パネル（ＰＳ）上のボタンまで移動することを検知し、所定の距離ｄ１を移動したことを検知したときに、当該ボタンが操作されたものと検出することができる。この操作検出に係る所定の距離を、便宜上「ボタン操作判定距離」と呼ぶことにする。

また、空間入力センサ３０ａでは、プロジェクタ２０ａが操作パネルの画像ＰＳを投影しているスクリーン４０までの距離Ｄ１を測定することができるので、図６（ｂ）に例示するように操作パネルの画像ＰＳを別のスクリーン４１上に投影した場合（つまり、画像の投影位置を変えた場合）でも、空間入力センサ３０ａにより検出された当該スクリーン４１までの距離Ｄ２に基づいて、プロジェクタ２０ａにより、内蔵されているレンズ回転機構等の光学系を制御して、新たなスクリーン４１上に操作パネルの画像ＰＳの焦点を合わせることができる（オートフォーカス）。さらに、操作パネルの画像ＰＳの投影位置を変えたときに、空間入力センサ３０ａでは、検出された当該スクリーン４１までの距離Ｄ２に基づいて、上記のボタン操作判定距離を元のｄ１からｄ２（＜ｄ１）に補正するようにする。このようにボタン操作判定距離をより小さい値に補正するのは、当該スクリーンまでの距離がＤ１からＤ２と短くなるに従ってプロジェクタ２０ａの表示エリア、すなわち、操作パネルの画像ＰＳの大きさが小さくなるからである。

以上説明したように、本実施形態に係る空間操作系生成システム１０ａによれば、プロジェクタ２０ａから所定の位置にあるスクリーン４０に投影された操作パネルの画像（操作系）ＰＳに対し、操作者の指がスクリーン４０の手前から当該操作系ＰＳまで所定の距離ｄ１を移動したことを検知したときに、当該操作系ＰＳに対する操作が行われたことを検出するようにしている。言い換えると、操作パネルの画像（操作系）ＰＳを投影している当該スクリーン４０の手前の所定の距離ｄ１に相当する部分に空間操作系を構築している。従って、プロジェクタ２０ａの向きを任意の方向に変えて別のスクリーン４１上に操作パネルの画像（操作系）ＰＳを投影した場合でも、同様にして当該スクリーン４１の手前の所定の距離ｄ２に相当する部分に空間操作系を構築できるので、ユーザにとっては操作を行う上でその利便性を向上させることができる。

また、オートフォーカス機能により、変更後の投影面上に画像ＰＳの焦点を合わせる必要がないので、更なる操作利便性の向上に寄与する。

上述した各実施形態では、本発明に係る空間操作系生成システムを車載用に適用した場合を例にとって説明したが、本発明の要旨から明らかなように、車載用に限定されないことはもちろんである。例えば、家庭用のオーディオシステム等にも本発明は適用可能である。

本発明の一実施形態に係る空間操作系生成システムを車両に搭載した場合の各構成ユニット（空間表示装置、空間操作検出装置）の配置を模式的に示す図である。 図１のシステムの構成を概略的に示すブロック図である。 図１のシステムにおいて行う空間表示及び空間操作検出に係る処理の一例を示すフロー図である。 図３の処理フローにおけるステップＳ６の処理に関連した実施形態を模式的に示す図である。 本発明の他の実施形態に係る空間操作系生成システムの構成を概略的に示す斜視図である。 図５のシステムにおいて行う空間操作検出を説明するための図である。

符号の説明

１…操作対象機器、
１０，１０ａ…空間操作系生成システム、
１１…センターコンソール、
１２…ハードウエア操作系、
１３…外部の操作系（リモコン等）、
２０…空間表示装置、
２０ａ…プロジェクタ、
２１，２１Ｒ，２１Ｆ…光学系、
２２…駆動系、
３０…空間操作検出装置、
３０ａ…空間入力センサ、
３１…発光部、
３２…受光部、
３３…制御部、
４０，４１…対象物（スクリーン）、
Ｄ１，Ｄ２…操作パネルの画像を投影している対象物までの距離、
ｄ１，ｄ２…操作検出に係る所定の距離（ボタン操作判定距離）、
ＰＳ…プロジェクタの表示エリア（操作パネルの画像）、
ＳＡ…空間入力センサのセンシングエリア、
ＶＳ，ＶＳ（Ｒ），ＶＳ（Ｆ）…操作パネルの虚像（仮想操作系）。

Claims (8)

1. 機器を操作するための操作系の虚像を所定の位置に表示する空間表示装置と、
   操作対象の機器及び前記空間表示装置に通信可能に接続され、前記所定の位置に表示された虚像の操作系に対する操作を検出し、該検出した操作の内容に応じた操作指示を当該機器に送信する空間操作検出装置とを具備し、
   前記空間表示装置は、前記操作系の虚像の表示位置を切り替える旨の操作指示を受けたときに、当該操作系の虚像を別の所定の位置に表示することを特徴とする空間操作系生成システム。
2. 前記操作対象の機器に通信可能に接続されたハードウエア操作系を具備し、
   前記空間操作検出装置は、前記空間表示装置により操作者から見て前記ハードウエア操作系の手前の空間に前記操作系の虚像が表示された場合において、操作者の指が当該操作系の虚像の表示されている空間部分を通過したことを検知したときに、当該虚像の操作系に対する操作の内容に応じた操作指示をキャンセルすることを特徴とする請求項１に記載の空間操作系生成システム。
3. 前記空間表示装置は、前記空間操作検出装置が前記虚像の操作系に対する操作の内容に応じた操作指示をキャンセルしたときに、当該操作系の虚像の表示を消去することを特徴とする請求項２に記載の空間操作系生成システム。
4. 前記空間表示装置及び空間操作検出装置はそれぞれ車室内の所定の位置に配設され、前記操作系の虚像は、フロント席及びリヤ席の各乗員がそれぞれ操作可能な範囲において前記空間表示装置からそれぞれ所定の距離の位置に選択的に表示されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の空間操作系生成システム。
5. 操作対象の機器に通信可能に接続され、該機器を操作するための操作系の画像を所定の位置にある対象物に投影するプロジェクタと、
   該プロジェクタに通信可能に接続され、前記対象物に投影された操作系に対する空間操作を検出し、該検出した操作の内容に応じた操作指示を当該機器に送信する空間入力センサとを備え、
   該空間入力センサは、操作者の指が前記対象物の手前から当該対象物に投影された操作系まで所定の距離を移動したことを検知したときに、当該操作系において操作者の指の位置に対応する部分の操作が行われたことを検出することを特徴とする空間操作系生成システム。
6. 前記空間入力センサは、前記プロジェクタが前記操作系の画像を投影している対象物までの距離を検出し、
   前記プロジェクタは、前記操作系の画像の投影位置を変えたときに、前記空間入力センサにより検出された当該対象物までの距離に基づいて当該操作系の画像の焦点を当該対象物上に合わせることを特徴とする請求項５に記載の空間操作系生成システム。
7. 前記空間入力センサは、前記プロジェクタが前記操作系の画像の投影位置を変えたときに、当該操作系の画像を投影している対象物までの距離に応じて前記操作検出に係る所定の距離を補正することを特徴とする請求項６に記載の空間操作系生成システム。
8. 前記プロジェクタは前記空間入力センサを内蔵すると共に、車室内の所定の位置に配設され、前記操作系の画像は、フロント席及びリヤ席の各乗員がそれぞれ操作可能な範囲において前記プロジェクタからそれぞれ所定の距離の位置にある対象物に選択的に投影されることを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の空間操作系生成システム。

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