JP2010061224A - 自動車用入出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置構成が複雑化したり処理時間が掛かるのを防止しつつ、操作者の視線や操作指の移動量を低減し、操作性の向上を図ることができる自動車用入出力装置を提供する。
【解決手段】操作者の手元に設置され操作指により操作入力可能な絶対座標方式のタッチパッド２と、タッチパッド２よりも比較的遠方に設置されたディスプレイ７とを備える自動車用入出力装置であって、タッチパッド２と操作指との距離に応じてディスプレイ７に表示されるカーソルの濃淡、大きさ、および、形状のうち少なくとも何れか一つを変化させるとともに、タッチパッド２に操作入力された絶対座標情報に基づいて、ディスプレイ７のカーソルを絶対座標情報に対応する位置に表示することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、自動車用入出力装置に関するものである。

従来から、車載装置を操作するための自動車用入出力装置が知られている。この自動車用入出力装置においては車載装置の多機能化に伴って操作性の向上が望まれており、近年、ジョイスティックタイプの入力装置を採用したものや、ディスプレイ上のタッチパネルタイプの入力装置を採用したものなどが実用化されている。
しかし、ジョイスティックタイプの入力装置の場合、その操作量がタッチパネルと比較して多くなるため、操作量の低減が望まれている。さらに、ジョイスティックタイプの入力装置の場合、操作者が操作時にジョイスティックに視線を移してしまうケースが多いため、操作者の視線移動量が多くなってしまう場合があった。
他方、タッチパネルタイプの入力装置の場合は、操作者である運転者の視線移動が少なくなるように比較的遠方にディスプレイが配置されている関係で、入力装置であるタッチパネルも操作者から遠方に配置されてしまい、操作指の移動量が多くなっていた。

そこで近年、更なる操作性の向上を図るために、運転者の近傍で操作指をカメラにより撮影し、この撮影した操作指をカーソルとして操作画面に合成して表示させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、タッチパッドの接触パターンに基づいて手形状モデルをディスプレイに表示させたり、赤外線センサなどのセンサで操作指を検知してこの検知した操作指を操作画面に合成して表示させるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
他方、車載装置用ではないが、タッチパネルタイプの入力装置の操作性を向上すべく、タッチパネルと操作指との距離に応じて反応感度および表示情報を変化させるものがある（例えば、特許文献３参照）。
特開２００７−２３７９８６号公報 特開２００６−７２８５４号公報 特開２００８−１１７３７１号公報

しかしながら、上述したカメラや赤外線センサを用いた自動車用入出力装置は、カメラや赤外線センサなどの装置を必要とするため、構成が複雑化してしまったり、処理時間が掛かったり、また、部品点数が増加してコストが増加するという課題がある。
そして、操作指との距離に応じて操作画面を変化させるタッチパネルタイプの入力装置の場合、タッチパネルに操作指が触れる直前に操作画面を最適化して、操作量の低減を図ることができるものの、ディスプレイと一体的に設けられていることから、車載装置用の入力装置として採用した場合、操作指の移動量が多くなるという課題を解決するには至らない。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、構成が複雑化したり、処理時間が掛かるのを防止しつつ、操作者の視線や操作指の移動量を低減し、操作性の向上を図ることができる自動車用入出力装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、操作者の手元に設置され操作指（例えば、実施の形態における操作指Ｓ）により操作入力可能な絶対座標方式のタッチパッドからなる操作手段（例えば、実施の形態におけるタッチパッド２）と、該操作手段よりも比較的遠方に設置された表示手段（例えば、実施の形態におけるディスプレイ７）とを備える自動車用入出力装置であって、前記操作手段と前記操作指との距離に応じて前記表示手段に表示されるカーソル（例えば、実施の形態におけるカーソル１０）の濃淡、大きさ、および、形状のうち少なくとも何れか一つを変化させるとともに、前記操作手段に操作入力された絶対座標情報に基づいて、前記表示手段のカーソルを前記絶対座標情報に対応する位置に表示することを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記タッチパッドが、その操作面の背面側に前記操作者による入力確定操作を検出する入力確定操作検出手段（例えば、実施の形態における感圧センサ３）を備えていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記操作手段が、静電容量方式のタッチパッドであることを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、操作指の移動量が少ない操作者の手元に操作手段を設置して、さらに、表示手段を、操作時に操作者の視線移動量が少ない遠方に設置しているため、操作者の視線や操作指の移動量を低減することができる効果がある。
また、操作手段へ操作入力された絶対座標情報に応じた表示手段の所定位置にカーソルを表示するため、操作時に操作者の視線が操作手段に移動するのを抑制することができる効果がある。
さらに、操作手段に操作指が近づいていることを、表示手段に表示されたカーソルの濃淡、大きさ、および、形状の少なくとも何れか一つの変化により把握することができ、さらに、操作指が近づいている絶対座標位置を表示手段のカーソルの位置によって認識することができるため、操作手段への視線移動を防止して、操作入力時の視線の移動量を低減することができる効果がある。

請求項２に記載した発明によれば、入力確定操作を入力確定操作検出手段により検出するため、とりわけ硬度の高いセンサ表面材料からなる感圧センサなどの場合には、操作者が、入力確定操作がなされたことを、操作指の感覚によって容易に認識することができる効果がある上、感圧センサ自体が、操作指の接触面積や接触角度だけではなく、圧力変化を検知するため、操作者の入力を確定するという意思により近い検出が可能となる。

請求項３に記載した発明によれば、静電容量方式のタッチパッドを用いることで、赤外線センサやカメラを用いて操作指の位置を検出する場合と比較して、部品構成を簡略化して比較的安価に操作指と操作手段との距離および操作指による指示位置を検出することができる効果がある。

次に、この発明の実施の形態における自動車用入出力装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、この実施の形態の自動車用入出力装置が設けられた自動車の車室内を示したものであり、図２は、自動車用入出力装置の概略構成を示したものである。この実施の形態では、自動車用入出力装置を、いわゆるカーナビゲーション装置の入出力装置として適用した一例を説明する。この自動車用入出力装置１は、タッチパッド２、感圧センサ３、操作指判定部４、決定操作検出部５、ナビゲーション装置本体６、および、ディスプレイ７を備えて構成されている。

この実施の形態のカーナビゲーション装置は、人工衛星を利用して車両の位置を測定するためのＧＰＳ（Global Positioning System）信号や、例えば適宜の基地局を利用してＧＰＳ信号の誤差を補正して測位精度を向上させるためのＤ（Differential）ＧＰＳ信号等の測位信号を図示略の受信装置などにより受信し、さらに、車両の速度（車速）を車速センサ（図示略）などにより検出する。また、水平面内での自車両の向きや鉛直方向に対する傾斜角度（例えば、車両の前後方向軸の鉛直方向に対する傾斜角度や車両重心の上下方向軸周りの回転角であるヨー角等）および傾斜角度の変化量（例えば、ヨーレート等）を検出して、受信した測位信号によって、あるいは、車速やヨーレート等の検出信号に基づく自律航法の算出処理によって、車両の現在位置を算出して、予め記憶されている地図データに対してマップマッチング処理を行い、自車両の現在位置および走行軌跡などを地図上に表示するものである。
また、上記カーナビゲーション装置は、ＵＩ（ユーザインターフェース）を介して目的地が設定されると、この目的地への経路探索や経路誘導等の処理を実行して、ディスプレイおよびスピーカ（図示略）により所定の画像出力および音声出力を行わせる。さらに、上記カーナビゲーション装置は、地図データと、緯度・経度などの位置情報、道路の接続状態及び形状等の情報からなる道路情報および沿道の施設や店舗情報などから構成されたいわゆるＰＯＩ（Point Of Interest）データを記憶しており、所定の操作入力により、目的地、各種道路情報、施設、及び、店舗情報等が検索可能に構成されている。

タッチパッド２は、運転者の操作指によってディスプレイ７上の画面に表示されるカーソル１０（図５参照）の位置を移動する操作入力を行うためのものであって、運転者の手元である例えば、センターコンソール２０の上面の車両前方側に配置されている。このタッチパッド２は、いわゆる静電容量タイプのタッチパッドであって、その操作エリアがディスプレイ７の画面上の座標と一対一で対応した絶対座標方式となっている。ここで、静電容量タイプのタッチパッド２は、操作する指である操作指Ｓの接触を当該接触箇所の電流変化として検出すると共に、操作指Ｓとタッチパッド２との距離が所定の上限値（例えば、１０ｃｍ程度）を下回った場合に、操作指Ｓとタッチパッド２との距離の変化を、操作指Ｓの直近のタッチパッド２における電流変化として検出し、その検出結果を操作指判定部４へ出力する。

操作指判定部４は、タッチパッド２の検出結果に基づいてタッチパッド２と操作指Ｓとの距離を判定する距離判定部１１と、タッチパッド２の検出結果に基づいて操作指Ｓの位置を絶対座標で判定する位置判定部１２とを備えて構成されている。図５（ｂ）は、縦軸を電流、横軸をタッチパッド２のＸ座標としたグラフであり、このグラフに示すように、操作指Ｓがタッチパッド２に接近した場合、そのＸ座標の位置における電流値が上昇する。
また、タッチパッドの電流値は、操作指Ｓとタッチパッド２との距離が短いほど大きく、長いほど小さくなる。なお、Ｘ座標のグラフのみを示しているが、図示しないＹ座標のグラフについても同様であり、Ｘ座標およびＹ座標の両者を用いてタッチパッド２に対する操作指Ｓの絶対座標位置が決定される。

位置判定部１２は、上述した電流値のピークとなる座標を判定して、この座標を操作指Ｓに対向するタッチパッド２の位置として判定し、この判定結果をナビゲーション装置本体６へ出力する。
一方、距離判定部１１は、上述した電流値に基づいて操作指Ｓとタッチパッド２との距離を判定して、この判定結果をナビゲーション装置本体６へ出力する。

タッチパッド２の操作面の背面側には、タッチパッド２と一体的に感圧センサ３が設けられている。この感圧センサ３は、例えば、電極と導電材とスペーサなどによって構成され、タッチパッド２の操作面に対して垂直な方向に押圧力が作用した場合に接触面積が増加して抵抗値が変化するようになっている。なお、タッチパッド２に対して、その垂直な方向に操作指Ｓにより所定の圧力以上で押圧された際に、節度感が得られるように構成してもよい。

決定操作検出部５は、上述した感圧センサ３の接点情報に基づいて、感圧センサ３の抵抗値が減少し導通状態であること、すなわち、決定操作が入力されたことを検出して、この検出情報をナビゲーション装置本体６へ出力する。これにより、操作指Ｓでタッチパッド２を操作してカーソル１０を所望の位置に移動させた後に、そのままタッチパッド２を押し込むだけで、決定操作を行うことが可能となる。

ナビゲーション装置本体６は、カーナビゲーション装置の各種制御を行うものであり、上述した、操作指判定部４の位置判定部１２および距離判定部１１の判定結果に基づいて、ディスプレイ７上のカーソル１０の表示制御を行う。例えば、ディスプレイ７上にソフトウェアキーボード１３を表示して、運転者に文字入力をさせる場合、図４（ｃ）のように、タッチパネル２から操作指Ｓが比較的（例えば、１０ｃｍ程度）離れている場合には、縦軸を電流（Ｉ）、横軸をＸ座標とした図４（ｂ）のグラフに示すように、タッチパッド２の電流のピーク値は、操作指Ｓの接近を検出可能な所定の電流値Ｉ１を超えてはいるものの、その位置にはっきりと差が出ていない状態となる。このような場合は、図４（ａ）に示すように、手の形をしたカーソル１０を、ディスプレイ７上に大きく且つ、その濃度が薄くソフトウェアキーボード１３の表示が透過して視認可能な状態で表示すると共に、電流のピーク座標に対応するディスプレイ７上の座標位置にカーソル１０を配置する。このようにカーソル１０の濃度を薄くして透過させることで、カーソル１０がディスプレイ７上に大きく表示されていても、ソフトウェアキーボード１３に対するカーソル位置を容易に認識すること可能となる。なお、上述のように手の形をしたカーソル１０を用いる場合は、その手の指先が上記座標位置に配置される。

また、ナビゲーション装置本体６は、操作指Ｓがタッチパネル２に接近するほど、カーソル１０の大きさを小さく且つ、その濃度を徐々に濃く変化させる。そして、電流のピーク位置の座標が操作指Ｓのタッチパッド２への接近中に変化する場合は、その変化に合わせてカーソル１０の位置を微調整する。また、電流値に基づいてタッチパッド２に操作指Ｓが接触したと判定されると、カーソル１０の大きさを予め設定された最小の大きさに設定すると共に、濃度を最も濃い状態として、このカーソル１０をディスプレイ上の所定の座標位置に表示する。また、操作指Ｓがタッチパッド２に接触した状態で、決定操作検出部５により決定操作が検出された場合は、ソフトウェアキーボード１３上のカーソル１０が指示する位置のキーが選択されたと判定する。
なお、手の形をしたカーソル１０を一例に説明したが、手の形に限られるものではない。また、カーソル１０の大きさと濃度とを同時に変化させる場合について説明したが、何れか一方だけを変化させる構成にしてもよい。

ディスプレイ７は、液晶などで構成されたものあり、とりわけ運転時に運転者の視線移動量が少なくなるインスツルメントパネル１４上部の車幅方向の略中央位置の車両前方側に配置され、その画面が車両後方に向かって配置されている（図１参照）。このように運転者から比較的遠方となる車両前方側にディスプレイ７が配置されることで、例えば、運転者の視線が前方を向いている状態からディスプレイ７へ移動される際に視線の移動量が抑制される。ここで、運転者から比較的遠方とは、運転者の手が届く範囲である手元よりも、遠い位置であることを意味しており、例えば、運転者の背中がシートバックに密着した状態ではその手が届かないような位置である。

この実施の形態の自動車用入出力装置は上述した構成を備えており、次にこの自動車用入出力装置１の動作を図３のフローチャートを参照しながら説明する。なお、このフローチャートでは、カーソル１０の濃度のみを変化させる一例を示している。
まず、ステップＳ０１においては、操作指Ｓとタッチパッド２との距離が所定の上限値か否かを判定する。つまり、タッチパッド２により検出される電流値が所定の電流値Ｉ１を超えたか否かを判定する。
ステップＳ０１における判定結果が「Ｎｏ」（上限値よりも大きい）である場合は、ステップＳ０１の処理を繰り返す。

ステップＳ０１における判定結果が「Ｙｅｓ」（上限値になった）である場合は、ステップＳ０２に進み、カーソル１０の表示濃度を最も薄い表示状態に設定してディスプレイ７に表示させる。
ステップＳ０３においては、操作指Ｓとタッチパッド２とが接触したか否かを判定する。
ステップＳ０３における判定結果が「Ｙｅｓ」（接触した）である場合は、ステップＳ０８に進み、「Ｎｏ」（接触していない）である場合は、ステップＳ０４に進む。

次に、ステップＳ０４において、操作指Ｓとタッチパッド２との距離が減少したか否かを判定する。なお、操作指Ｓとタッチパッド２との距離が減少したことを判定するための閾値（減少幅）は、演算処理の速度などに応じて適宜設定される。
ステップＳ０４における判定結果が「Ｙｅｓ」（距離が減少した）である場合は、ステップＳ０５に進み、表示濃度を一段階インクリメントしてステップＳ０３に戻る。
ステップＳ０４における判定結果が「Ｎｏ」（距離が減少していない）である場合は、ステップＳ０６に進み、操作指Ｓとタッチパッド２との距離が増加したか否かを判定する。なお、距離の増加を判定するための閾値（増加幅）も上述した減少を判定する場合と同様に演算処理の速度などに応じて適宜設定される。
ステップＳ０６における判定結果が「Ｙｅｓ」（距離が増加した）である場合は、ステップＳ０７に進み、表示濃度を一段階デクリメントしてステップＳ０３に戻る。
ステップＳ０６における判定結果が「Ｎｏ」（距離が増加していない）である場合は、ステップＳ０３に戻る。

ステップＳ０８においては、カーソル１０の表示濃度を最も濃い状態に設定する。
ステップＳ０９においては、感圧センサ３がＯＮ状態か否かを判定する。
ステップＳ０９における判定結果が「Ｎｏ」（入力確定操作検出手段ＯＦＦ）の場合、ステップＳ０３に戻り上述した処理を繰り返す。
ステップＳ０９における判定結果が「Ｙｅｓ」（入力確定操作検出手段ＯＮ）の場合、ステップＳ１０に進み感圧センサ３がＯＮとなったカーソル位置において決定入力を行う。

すなわち、操作指Ｓがタッチパッド２に接近するほどカーソル１０の表示濃度は上昇し、操作指Ｓがタッチパッド２から離間するほどカーソル１０の表示濃度が低下することとなる。なお、上述したフローチャートでは表示濃度のみを変化させる場合について説明したが、この表示濃度をカーソル１０の大きさ、形状に置き換えて、操作指Ｓとタッチパッド２との距離に応じて大きさや形状を変化させるようにしても良く、また、カーソル１０の表示濃度、大きさ、形状を同時に変化させるようにしても良い。

したがって、上述した実施の形態によれば、操作指Ｓの移動量が少ない操作者の手元にタッチパッド２を設置して、さらに、ディスプレイ７を比較的運転者から遠方のインスツルメントパネル１４上部の車幅方向の略中央位置の車両前方側に設置しているため、入力操作時における操作者の視線や操作指Ｓの移動量を低減することができる。
また、タッチパッド２で検出された絶対座標に応じたディスプレイ７の所定位置にカーソル１０が表示されるため、操作時に操作者の視線がタッチパッド２に移動するのを抑制することができる。
さらに、タッチパッド２に操作指Ｓが近づいていることを、ディスプレイ７に表示されたカーソル１０の濃淡、大きさ、および、形状の少なくとも何れか一つの変化により把握することができ、さらに、操作指Ｓが近づいている絶対座標位置を、ディスプレイのカーソル１０の位置によって認識することができるため、タッチパッド２への視線移動を防止して、操作入力時の視線の移動量をさらに低減することができる。

また、入力確定操作を感圧センサ３により検出するため、とりわけ硬度の高いセンサ表面材料からなる感圧センサ３などの場合に、入力確定操作を確実に検出することができると共に、入力確定操作がなされたことを、操作者が操作指の感覚によって容易に認識することができる。

さらに、静電容量方式のタッチパッド２を用いることで、赤外線センサやカメラを用いて操作指Ｓの位置を検出する場合と比較して、部品構成を簡略化して比較的安価に操作指Ｓとタッチパッド２との距離および操作指Ｓによる指示位置を検出することができる。

なお、上述した実施の形態では、タッチパッド２をセンターコンソール２０上に設ける場合について説明したが、運転者の手元、より具体的には運転者の背中がシートバックに密着した運転姿勢でその手が届く範囲内であればセンターコンソール２０上以外の場所に配置しても良い。
また、上述した実施の形態では、操作指Ｓとタッチパッド２との距離に応じたカーソル１０の表示変化を段階的に行う場合について説明したが、段数を可能な限り増やしてカーソル表示を上記距離に応じて略無段階でリニアに変化させるのが好ましい。

さらに、上述した実施の形態の自動車用入出力装置を、カーナビゲーション装置のユーザインタフェースとして適用する場合について説明したが、ディスプレイ７とタッチパッド２とを用いて入力操作を行う車載装置であれば、カーナビゲーション装置以外の車載装置にも適用可能である。
また、上述した実施の形態では、ソフトウェアキーボード１３がディスプレイ７に表示されて、このソフトウェアキーボード１３とカーソル１０とによって入力操作を行う一例を説明したが、メニューやリストなどをカーソル１０により選択操作する場合にも適用できる。

さらに、タッチパッド２の背面側に感圧センサ３を配置する場合について説明したが、感圧センサ３を省略してタッチパッド２のタップ操作により決定操作を検出するようにしても良い。この場合、決定操作時にスピーカ音を出力したりタッチパッドを振動させることにより、決定操作が入力されたことを運転者にフィードバックするように構成しても良い。
そして、カーソル１０の大きさを変更する際に、カーソル１０が位置する周辺の表示を、カーソル１０の大きさに応じて自動的に拡大表示するようにしても良い。

本発明の実施の形態における自動車用入出力装置が搭載された車室内の斜視図である。 本発明の実施の形態における自動車用入出力装置の機能構成図である。 本発明の実施の形態における自動車用入出力装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における操作指がタッチパッドから比較的離間している状態を示す図であり、（ａ）はディスプレイの表示画面の図、（ｂ）はタッチパッドの検出結果のグラフ、（ｃ）は操作指とタッチパッドとの位置関係の一例を示した図である。 操作指がタッチパッドに接触又は接近している状態の図４に相当する図であり、（ａ）はディスプレイの表示画面の図、（ｂ）はタッチパッドの検出結果のグラフ、（ｃ）は操作指とタッチパッドとの位置関係の一例を示した図である。

符号の説明

２ タッチパッド（操作手段）
３ 感圧センサ（入力確定操作検出手段）
７ ディスプレイ（表示手段）
１０ カーソル
Ｓ 操作指

Claims (3)

1. 操作者の手元に設置され操作指により操作入力可能な絶対座標方式のタッチパッドからなる操作手段と、該操作手段よりも比較的遠方に設置された表示手段とを備える自動車用入出力装置であって、
   前記操作手段と前記操作指との距離に応じて前記表示手段に表示されるカーソルの濃淡、大きさ、および、形状のうち少なくとも何れか一つを変化させるとともに、前記操作手段に操作入力された絶対座標情報に基づいて、前記表示手段のカーソルを前記絶対座標情報に対応する位置に表示することを特徴とする自動車用入出力装置。
2. 前記タッチパッドは、その操作面の背面側に前記操作者による入力確定操作を検出する入力確定操作検出手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用入出力装置。
3. 前記操作手段は、静電容量方式のタッチパッドであることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車用入出力装置。

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