JP2010195154A - 叩き操作判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】叩き操作された場所を良好に検出することができ、叩き操作による複数の操作指示を判定することができる叩き操作判定装置を提供する。
【解決手段】利用者により叩き操作される部位に配設され、叩き操作に伴う振動を検出する複数の振動検出センサと、１回の叩き操作に伴う各振動検出センサの一群の出力Ｗ１、Ｗ２が所定のしきい値Ｖｒと最初又は最後に交差するクロスポイントと、一群の出力Ｗ１、Ｗ２の振幅のピークとを結んで得られる直線Ｌ１、Ｌ２の傾きに基づいて、叩き操作された位置を判定する判定部とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、利用者の叩き操作を判定する叩き操作判定装置に関する。

車両には、空調装置や、ナビゲーションシステムを含むＡＶ（audio visual）装置、変速機構のシフト装置など、多くの装置が搭載されており、利用者の操作によってそれらが制御される。近年、これらの装置が増加する傾向にあり、操作の煩雑さを解消するために簡単な操作入力が種々提案されている。

特開２００３−３４１４４７号公報（特許文献１）には、利用者がタッピング（叩き操作）可能なステアリングホイールなどにタッピング検出手段を配置し、その信号のパターンに基づいて制御対象装置に所定の指令を出力する信号入出力装置が開示されている。タッピング検出手段は、複数のショックセンサにより構成される。一つの例として、利用者がステアリングホイールの取っ手のどこをタッピングしても、何れかのショックセンサで振動を検出できるように、各ショックセンサの検出範囲は互いに一部重なっている。これにより、利用者は、ステアリングホイールの取っ手のどこをタッピングしてもよく、迅速な操作を正確に行うことができる。また、各ショックセンサの検出範囲が重ならないようにショックセンサを配置することで、叩く場所によって、異なる操作指示を可能にすることもできる。

特開２００３−３４１４４７号公報（第８〜１２、２４段落等）

ステアリングホイールの取っ手のどこをタッピングしても良いことは、簡易な操作を可能とする反面、操作指示の種類が限定される。回数によって、操作指示の種類を増やすことはできるが、煩雑となる可能性がある。一方、ショックセンサの検出範囲が重ならないようにする場合、ステアリングホイールの取っ手は連続しているため、他のショックセンサが検出すべき振動がノイズとなり、誤検出を招く可能性がある。誤検出を防ぐためにショックセンサの感度を低下させると、検出が必要な振動を見落とす可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みて創案されたもので、叩き操作された場所を良好に検出することができ、叩き操作による複数の操作指示を判定することができる叩き操作判定装置を提供することを目的とする。

本発明に係る叩き操作判定送致の特徴構成は、
利用者により叩き操作される部位に配設され、当該叩き操作に伴う振動を検出する複数の振動検出センサと、
１回の前記叩き操作に伴う各振動検出センサの一群の出力が所定のしきい値と最初又は最後に交差するクロスポイントと、当該一群の出力の振幅のピークとを結んで得られる直線の傾きに基づいて、叩き操作された位置を判定する判定部と、
を備える点にある。

発明者による実験によれば、振動検出センサの出力の傾きは、叩き操作された位置からの距離に応じて異なることが判っている。従って、判定部は、ある振動検出センサの出力の傾きと、他の振動検出センサの出力の傾きとを比較して、叩き操作された位置を判定することが可能である。また、１つの振動検出センサの出力からでも、叩き操作された位置と、振動検出センサとの距離を推定することができるので、叩き操作された位置を判定することが可能である。従って、例えば２つの振動検出センサが備えられ、両センサの出力の傾きが同等であった場合には、両センサから略同一距離の地点を叩き操作された位置として判定することができる。このように、本特徴構成によれば、叩き操作された場所を良好に検出することができ、叩き操作による複数の操作指示を判定することができる叩き操作判定装置を提供することが可能となる。

また、本発明に係る叩き操作判定装置の前記振動検出センサは、車両のステアリングホイールに２つ備えられると好適である。

ステアリングホイールは、１つの円弧によって構成されている。従って、振動検出センサがステアリングホイールに２つ備えられると、叩き操作された位置を、円弧上における少なくとも２箇所以内の位置に特定することが可能である。当該２箇所への叩き操作による指示の内容を同一のものとしておけば問題はない。従って、簡単な構成で、複数の操作指示を判定することが可能な叩き操作判定装置を提供することが可能となる。

また、本発明に係る叩き操作判定装置の２つの前記振動検出センサは、前記ステアリングホイールの円の中心を対称点として点対称とならない位置に配設されると好適である。

円弧状のステアリングホイールに配置される２つの振動検出センサが上記のように、非対称に配置されると、２つのセンサの傾きの違い及び傾きの絶対値によって、叩き操作された位置が円弧状において特定される。従って、叩き操作された場所を良好に検出することができ、叩き操作による複数の操作指示を判定することができる叩き操作判定装置を提供することが可能となる。

振動検出センサが配設されたステアリングホイールへの叩き操作の一例を模式的に示す説明図 本発明の叩き操作判定装置の構成例を模式的に示す説明図 振動検出センサの出力に基づく判定の一例を模式的に示す波形図 振動検出センサの出力に基づく判定の他の例を模式的に示す波形図 振動検出センサの他の配設例を模式的に示す説明図 振動検出センサの他の配設例を模式的に示す説明図

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ここでは、車両のステアリングホイール５に振動検出センサが配置される場合を例として説明する。図１に示すように、ステアリングホイール５が中立位置において、一般的な１２時間式アナログ時計の１２時に対応する位置（１２時対応位置）と３時に対応する位置（３時対応位置）とに振動検出センサ１が配設されている。便宜的に、図中１２時対応位置に配設された振動検出センサ１を第１センサ１ａ、３時対応位置に配設された振動検出センサ１を第２センサ１ｂと称する。振動検出センサ１は、圧電効果により圧力や振動などの外力を受けて電荷を生じる圧電センサにより構成される。

ここで、図１にブロック矢印Ｆで示すように、ステアリングホイール５の上方、つまり１２時対応位置に利用者によって叩き操作が行われた場合を考える。第１センサ１ａには、ほぼ瞬時に振動が伝達される。第２センサ１ｂには、図中に矢印で示すように伝達されるため、第１センサ１よりも若干遅れて振動が伝達される。

図２に示すように、第１センサ１ａと第２センサ１ｂとの出力は、判定部２に伝達され、叩き操作が加えられた位置が判定される。よく知られているように、圧電センサの出力は、高インピーダンスの微小信号であり、判定部２は、インピーダンス変換回路や増幅回路などの前処理回路を備えて構成されると好適である。また、判定部２は、アイドリングや走行時の路面からの振動などのノイズ成分の振動がノイズ成分となることを抑制するために、これら余分な周波数帯の振動を遮断するフィルタ回路を有して構成されると好適である。

判定部２による判定結果は、例えば、ナビゲーションシステムや空調装置、変速機構のシフト装置などの被制御部３に伝達される。被制御装置３は、判定部２の判定結果に基づいて、利用者の叩き操作により指示された動作を行う。例えば、ナビゲーションシステムの起動や、音声のボリュームアップやボリュームダウン、空調温度の上下調整、変速機構のシフトアップやシフトダウンが相当する。

判定部２は、第１センサ１ａ及び第２センサ１ｂの出力に基づいて、叩き操作された位置を判定する。また、判定部２は、連続する叩き操作の回数なども計数し、叩き操作の種別を判定すると好適である。判定部２は、叩き操作の種別を判定し、それぞれの種別に応じた被制御部３へ操作指令として出力する。従って、判定部２は、マイクロコンピュータ等のプロセッサを有して構成されていると好適である。操作指令を受け取った各被制御部３は、操作指令に応じて作動する。

図３の上段は、第１センサ１ａの出力を模式的に示した波形例である。また、図３の下段は、第２センサ１ｂの出力を模式的に示した波形例である。それぞれ、利用者による１回の叩き操作に伴って振動検出センサ１から出力される一群の出力を示している。つまり、叩き操作によって振動が発生し、それが減衰するまでの一群の出力を示している。図３において、縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。電圧Ｖｃは、振幅中心を示し、電圧Ｖｒはしきい値を示す基準電圧である。図３に示すように、叩き操作が加えられた位置から離れるに従って、ピークが出現する時刻が遅くなり、また、振幅も小さくなることが発明者による実験により確認されている。

判定部２は、振動検出センサ１の一群の出力が所定のしきい値である電圧Ｖｒと最初に交差するクロスポイントと、当該一群の出力の振幅のピークとを結んで得られる直線の傾きを演算する。第１センサ１ａの一群の出力Ｗ１は、時刻ｔ１において最初に電圧Ｖｒと交差し、時刻ｔ２において振幅のピークである電圧Ｖ１となる。第２センサ１ｂの一群の出力Ｗ２は、時刻ｔ３において最初に電圧Ｖｒと交差し、時刻ｔ４において振幅のピークである電圧Ｖ２となる。判定部２は、時刻ｔ１、ｔ２、電圧Ｖｒ、Ｖ１に基づいて、出力Ｗ１と電圧Ｖｒとのクロスポイントと、ピークとを結ぶ直線Ｌ１の傾きを、以下に示す式(1)により演算する。また、判定部２は、時刻ｔ３、ｔ４、電圧Ｖｒ、Ｖ２に基づいて、出力Ｗ２と電圧Ｖｒとのクロスポイントと、ピークとを結ぶ直線Ｌ２の傾きを、以下に示す式(2)により演算する。

Ｌ１の傾き ＝ （Ｖ１−Ｖｒ）／（ｔ２−ｔ１） ・・・(1)
Ｌ２の傾き ＝ （Ｖ２−Ｖｒ）／（ｔ４−ｔ３） ・・・(2)

この傾きの違い、例えば、比によって、判定部２は、２つの振動検出センサ１と叩き操作された位置との関係を判定する。また、傾きの絶対値によって、叩き操作された位置と、振動検出センサ１との距離を判定する。これらにより、判定部２は、ステアリングホイール５の円弧において叩き操作された位置を判定する。

尚、判定部２は、図４の上段に示すように、振動検出センサ１の一群の出力Ｗ３が所定のしきい値である電圧Ｖｒと最後に交差するクロスポイント（時刻ｔ６）と、当該一群の出力Ｗ３の振幅のピーク（電圧Ｖ３、時刻ｔ５）とを結んで得られる直線Ｌ３の傾きを演算してもよい。また、判定部２は、図４の下段に示すように、山側のピークではなく、谷側のピーク（電圧Ｖ５、時刻ｔ８）を基準として、傾きを演算してもよい。振動波形の波高をピーク・トゥ・ピークと称するように、谷側における最小値（ボトム）もピークに相当する。この場合、しきい値である電圧Ｖｒも、振幅中心の基準Ｖｃよりも谷側に設定される。図４の下段に示す例では、電圧Ｖｒと最初に交差するクロスポイント（時刻ｔ７）と、当該一群の出力Ｗ３の振幅のピーク（電圧Ｖ５、時刻ｔ８）とを結んで得られる直線Ｌ４の傾きが演算される。勿論、この場合にも、電圧Ｖｒと最後に交差するクロスポイント（時刻ｔ９）と、当該一群の出力Ｗ３の振幅のピーク（電圧Ｖ５、時刻ｔ８）とを結んで得られる直線（不図示）の傾きを演算するようにしてもよい。

図５に示すように、第１センサ１ａを１２時間式アナログ時計の１０時に対応する位置（１０時対応位置）に配設し、第２センサ１ｂを２時に対応する位置（２時対応位置）に配設した場合には、両センサから１２時対応位置までの距離が同一となる。従って、図５においてブロック矢印Ｆの位置、つまり１２時対応位置が叩き操作された場合、両センサの出力から演算される傾きは略同一となる。また、両センサから６時に対応する位置（６時対応位置）までの距離も同一となる。従って、破線ブロック矢印Ｇの位置、つまり６時対応位置が叩き操作された場合も、両センサの出力から演算される傾きは略同一となる。しかし、上述したように、１２時対応位置から振動検出センサ１までの距離と、６時対応位置から振動検出センサ１までの距離とは異なるので、演算される傾きの絶対値も異なる値となる。従って、判定部２は、傾きの絶対値によってブロック矢印Ｆの叩き操作であるか、破線ブロック矢印Ｇの叩き操作であるかを良好に判定することができる。

図６に示すように、第１センサ１ａを１２時間式アナログ時計の９時に対応する位置（９時対応位置）に配設し、第２センサ１ｂを３時対応位置に配設した場合には、両センサから１２時対応位置及び６時対応位置までの距離が全て同一となる。このため、ブロック矢印Ｆの位置、つまり１２時対応位置が叩き操作された場合に演算される傾きも、破線ブロック矢印Ｇの位置、つまり６時対応位置が叩き操作された場合に演算される傾きも、略同一の値となる。従って、判定部２は、傾きの絶対値によっても、ブロック矢印Ｆの叩き操作であるか、破線ブロック矢印Ｇの叩き操作であるかを識別することはできない。しかし、Ｆ及びＧへの両叩き操作により指示される内容が同一であれば、両叩き操作を区別する必要はない。従って、利用形態に応じて、２つの振動検出センサ１がこのように配置されてもよい。

尚、このような配置は、９時対応位置と３時対応位置とに限らず、例えば、１２時対応位置と６時対応位置との関係においても同様である。また、４時に対応する位置（４時対応位置）と１０時対応位置、８時に対応する位置（８時対応位置）と２時対応位置など、ステアリングホイール５の円の中心を対称点として、点対称となる位置に２つの振動検出センサ１が配設される場合には、同様である。従って、傾きの違いと傾きの絶対値とによって、ステアリングホイール５のどの位置に叩き操作が加えられたのかを確実に判定する必要がある場合には、ステアリングホイール５の円の中心を対称点として点対称とならない位置に２つの振動検出センサ１が配設されると好適である。

ここでは、振動検出センサ１を２つ用いる場合を例として説明したが、ステアリングホイール５に配設される振動検出センサ１の数は、２つに限定されるものではない。例えば、１０時対応位置と２時対応位置と１２時対応位置との３つの位置にセンサが配設されてもよいし、４つ以上のセンサが配設されてもよい。

上記説明によって、ステアリングホイール５の特定の位置への叩き操作が良好に判別可能であることが理解される。以下、ステアリングホイール５への叩き操作の利用例について説明する。

ステアリングホイール５の上方、例えば、１２時間式アナログ時計の９時対応位置から、１２時対応位置を経由した３時対応位置までの範囲内で叩き操作が行われた場合には、オーディオ装置やナビゲーション装置の音声出力のボリュームを上げる指令が判定部２から出力される。あるいは、空調装置により調節される温度の設定値を上げる指令が判定部から出力される。逆に、ステアリングホイール５の下方、例えば、アナログ時計の３時対応位置から、６時対応位置を経由した９時対応位置までの範囲内で叩き操作が行われた場合には、ボリュームを下げる指令や、温度の設定値を下げる指令が判定部から出力される。

ステアリングホイール５の左方、例えば、アナログ時計の６時対応位置から、９時対応位置を経由した１２時対応位置までの範囲内で叩き操作が行われた場合には、左側のウィンカーを作動させる指令が判定部２から出力される。ステアリングホイール５の右方、例えば、アナログ時計の１２時対応位置から、３時対応位置を経由した６時対応位置までの範囲内で叩き操作が行われた場合には、右側のウィンカーを作動させる指令が判定部２から出力される。さらに、何れかのウィンカーが作動しているときに、ステアリングホイール５の下方、例えば、３時対応位置から、６時対応位置を経由した９時対応位置までの範囲内で叩き操作が行われた場合には、ウィンカーを消灯させる指令が出力されるようにしてもよい。

ハザードの点滅と組み合わせて以下のような指令を出力することもできる。ステアリングホイール５の左方、例えば、アナログ時計の８時対応位置から、９時対応位置を経由した１０時対応位置までの範囲内で叩き操作が行われた場合には、左側のウィンカーを作動させる。右方、例えば、２時対応位置から、３時対応位置を経由した４時対応位置までの間に叩き操作が行われた場合には、右側のウィンカーを作動させる指令が判定部２から出力される。上方、例えば、１１時に対応する位置（１１時対応位置）から、１２時対応位置を経由した１時に対応する位置（１時対応位置）までの範囲内で叩き操作が行われた場合には、ハザードとして両方のウィンカーを作動させる。上記と同様に、何れかのウィンカーが作動しているときに、下方、例えば、３時対応位置から、６時対応位置を経由した９時対応位置までの範囲内で叩き操作が行われた場合には、ウィンカーを消灯させる指令が出力される。当然ながら、重複が無いように、例えば、５時に対応する位置（５時対応位置）から、６時対応位置を経由した７時に対応する位置（７時対応位置）までの範囲内で叩き操作が行われた場合に、ウィンカーを消灯させる指令が出力されるようにしてもよい。

上記に例示した叩き操作の位置は、例示であり、適宜設定可能であることは言うまでもない。また、叩き操作により、ナビゲーション装置を起動させたり、ハンズフリー式の携帯電話の着信時に電話を受話モードにさせたりするなど、装置のオン／オフの指令が出力されてもよい。

尚、上記実施形態においては、利用者により叩き操作される部位として、車両のステアリングホイール５を例示して説明したが、当然ながら、他の部位においても本発明を適用することが可能である。車両のドアやナビゲーション装置のタッチパネルなどにも適用することができる。振動検出センサ１が３つ以上の場合には、ステアリングホイール５のような線上ではなく、平面上であっても良好に叩き操作された位置を特定することが可能である。また、デジタルカメラや、冷蔵庫、部屋の照明などにおいても利用することが可能である。

１：振動検出センサ
１ａ：第１センサ
１ｂ：第２センサ
２：判定部
３：被制御部
５：ステアリングホイール

Claims (3)

1. 利用者により叩き操作される部位に配設され、当該叩き操作に伴う振動を検出する複数の振動検出センサと、
   １回の前記叩き操作に伴う各振動検出センサの一群の出力が所定のしきい値と最初又は最後に交差するクロスポイントと、当該一群の出力の振幅のピークとを結んで得られる直線の傾きに基づいて、叩き操作された位置を判定する判定部と、
   を備える叩き操作判定装置。
2. 前記振動検出センサは、車両のステアリングホイールに２つ備えられる請求項１に記載の叩き操作判定装置。
3. ２つの前記振動検出センサは、前記ステアリングホイールの円の中心を対称点として点対称とならない位置に配設される請求項２に記載の叩き操作判定装置。

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