JP2011039649A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気的スイッチを用いずに、比較的には簡単且つコンパクトな構成で、多数の入力を発生させることができるようにする。
【解決手段】入力装置１は、パネルＰに形成された複数の入力部５ａ〜５ｉ及び６ａ〜６ｉと、ＣＣＤカメラ２及び３を備えパネルＰの操作面Ｐｓに対する手・指の接近を検出する接近検出手段と、各入力部５ａ〜５ｉ及び６ａ〜６ｉとＣＣＤカメラ２及び３との間に個別に光路を形成する形態と、光路を形成しない形態とに切替えが可能な光路形成機構７及び１０と、手・指の接近が検出されたことに基づいて、光路形成機構７及び１０を、前記光路を形成する形態に切替え、各入力部５ａ〜５ｉ及び６ａ〜６ｉからの光量に応じて各入力部５ａ〜５ｉ及び６ａ〜６ｉにおける入力の有無を検出し、所定条件となったときに光路形成機構７及び１０を前記光路を形成しない形態に切替える制御手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は光学センサを使用した入力装置に関する。

従来より、例えば車両などでは、インストルメントパネルに入力装置として多数の電気的スイッチ類を備えている。しかし、これでは、スイッチ個数も多く、電気配線などの電気的構成が複雑となる。これを改善する技術として、最近では、ユーザーが直接スイッチを操作するのではなくて、ユーザーの例えば指や腕の動きに応じて各種入力を行うことが考えられている（例えば特許文献１、２）。

特開２００３−８４２２９号公報 特開２０００−１３２３４０号公報

前記特許文献１に示された技術は、複数のビデオカメラの撮像範囲内で使用者の手の指示動作を演算（推測）し、レーザービームを推測された指示方向へ照射する技術であり、車両などの入力装置には適用できない。又、前記特許文献２に示された技術は、平面的に広がる入力領域に二つのＣＣＤカメラを設け、この入力領域内に挿入した指示物体の位置座標を演算する技術であり、これも車両などの入力装置には適用できないものであった。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電気的スイッチを用いずに、比較的には簡単且つコンパクトな構成で、多数の入力を発生させることができ、車両用入力装置として好適する入力装置を提供することにある。

請求項１の発明は、表面が操作面とされた操作パネルに形成された夫々貫通孔からなる複数の入力部と、前記操作パネルの裏面側に設けられ、光学センサを備え前記操作パネルの操作面に対するユーザーの手・指の接近を検出する接近検出手段と、前記各入力部と前記接近検出手段の前記光学センサとの間に個別に光路を形成する形態と、光路を形成しない形態とに切替えが可能な光路形成手段と、前記接近検出手段により前記手・指の接近が検出されたことに基づいて、前記光路形成手段を前記光路を形成する形態に切替え、前記光路形成手段による光路を通って前記光学センサに入光する各入力部からの光量に応じて各入力部における入力の有無を検出し、所定条件となったときに前記光路形成手段を前記光路を形成しない形態に切替える制御手段とを備えたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、表示器を備え、前記接近検出手段が前記手・指の接近を検出したときに前記入力部群の入力状況を前記表示器に表示するようにしたところに特徴を有する。
請求項３の発明は、前記接近検出手段は光学センサとして少なくとも２つの撮像手段を有し、この少なくとも２つの撮像手段により前記手・指の接近を検出し、前記入力部は、複数個の入力部が一群として前記撮像手段と同じ数の入力部群に分けて設けられ、前記光路形成手段として、前記各撮像手段と前記各入力部群との間に個別に光路を形成する形態と、該光路を形成しない形態とに切替えられる複数の光路形成手段が設けられ、前記制御手段は、前記接近検出手段が検出した前記手・指の位置が前記いずれの入力部群に近いかを判断し、近いと判断された入力部群の入力状況を前記表示器に表示させると共に、前記複数の光路形成手段のうち当該入力部群に対応する光路形成手段を前記光路を形成する形態に切替えることを特徴とするところに特徴を有する。

請求項１の発明においては、接近検出手段を設けて、複数の入力部がある操作パネルにユーザーの手・指（手や指）の接近を検出するから、ユーザーの指が操作のために接近していることを検出でき、この検出を条件に、各入力部における入力の有無を検出するから、ユーザーによる入力操作の有無を確実に検出することができる。つまり、ユーザーが入力操作以外で手や腕を動かしただけでは、入力操作とは判断せず、入力操作の誤検出を防止できる。

そして、前記各入力部と前記接近検出手段の前記光学センサとの間に個別に光路を形成する形態と、該光路を形成しない形態とに切替えが可能な光路形成手段を備え、前記接近検出手段により前記手・指の接近が検出されたことに基づいて、前記光路形成手段を前記光路を形成する形態に切替え、前記光路形成手段による光路を通って前記光学センサに入光する各入力部からの光量（入光量）に応じて各入力部における入力の有無を検出するから、接近検出手段が備えた光学センサを、入力有無検出のために共用できる。さらに、光学センサを用いて各入力部からの光量に応じて各入力部の入力の有無を検出するから、電気的スイッチを用いずに入力を発生させることができる。しかも光学センサは複数の入力部の入力の有無を個別に認識するから、複数の入力部に対してこれより少ない数の光学センサで良く、光学センサの個数も少なくて済む。この結果、電気的スイッチを用いずに、比較的には簡単且つコンパクトな構成で、多数の入力を発生させることができ、車両用入力装置として好適する。

請求項２の発明においては、前記接近検出手段が前記手・指の接近を検出したときに前記入力部群の入力状況を前記表示器に表示するから、ユーザーが表示器を見ながら入力を確認することができ、しかも、ユーザーが入力を行うことを予め予測して表示器を動作させるから、不必要時の表示をなくし必要時のみに表示器を使用できて電力消費を抑えることができる。

請求項３の発明によれば、前記接近検出手段は光学センサとして少なくとも２台の撮像手段を有するから、いわゆる三角測量方式により前記手・指の接近を精度良く検出することができる。しかも制御手段が、前記接近検出手段が検出した前記手・指の位置が前記いずれの入力部群に近いかを判断し、近いと判断された入力部群の入力状況を前記表示器に表示させると共に、前記複数の光路形成手段のうち当該入力部群に対応する光路形成手段を前記光路を形成する形態に切替えるから、表示器に、使用されるほうの入力部群の入力状況を表示することができる。

本発明の一実施形態を示すインストルメントパネル部分の横断平面図 インストルメントパネル部分の正面図 第１及び第２のＣＣＤカメラが退避した状態の図１相当図 電気的構成を説明するためのブロック図 第１のＣＣＤカメラが使用された状態の図１相当図 同状態の図２相当図 第２のＣＣＤカメラが使用された状態の図１相当図 制御内容を説明するためのフローチャート

以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態の入力装置１は、光学センサとしての撮像手段である例えば第１のＣＣＤカメラ２及び第２のＣＣＤカメラ３と、入力部５ａ〜５ｉ及び６ａ〜６ｉと、第１の光路形成機構７と、第２の光路形成機構１０と、制御装置１３と、ミラー駆動機構１４（図４参照）と、表示器１５（図４参照）と、接近検出手段１６とを備えて構成されている。

図１及び図２において、操作パネルである例えば車両のインストルメントパネルＰの裏面Ｐｒ側には、光学センサとしての第１のＣＣＤカメラ２及び第２のＣＣＤカメラ３が図示しない固定手段により固定されている。なお、インストルメントパネルＰの表面は操作面Ｐｓとされている。このインストルメントパネルＰにおいてこの第１のＣＣＤカメラ２及び第２のＣＣＤカメラ３と対向する部分には窓Ｐａが形成されており、この窓Ｐａには光透過可能なカバー４が装着されている。上記ＣＣＤカメラ２、３の共通撮像範囲を符号Ｅで示している。

さらに、上記インストルメントパネルＰにおいて第１のＣＣＤカメラ２の右方部分には、複数の入力部５ａ〜５ｉが形成されている。この入力部５ａ〜５ｉは貫通孔から構成されている。又、上記インストルメントパネルＰにおいて第２のＣＣＤカメラ３の左方部分には、複数の入力部６ａ〜６ｉが形成されている。この入力部６ａ〜６ｉも貫通孔から構成されている。

前記第１のＣＣＤカメラ２及び一方の入力部５ａ〜５ｉ群に対応して、光路形成手段及び第１の光路形成手段としての第１の光路形成機構７が配置されている。この第１の光路形成機構７は、夫々ミラーからなる９つの個別反射体８と１つの主反射体９とを備えて構成されている。個別反射体８は、インストルメントパネルＰの裏面Ｐｒ側において各入力部５ａ〜５ｉに対応する位置に取り付けられている。主反射体９は第１のＣＣＤカメラ２の入光部側に対応する使用位置（図１に示す位置）と該第１のＣＣＤカメラ２の入光部から退避する不使用位置（図示せず）との間で移動可能である（図３では主反射体９が退避された状態を示している）。従って、第１の光路形成機構７は、前記各入力部５ａ〜５ｉと前記第１のＣＣＤカメラ２との間に個別に光路（例えば入力部５ｄと第１のＣＣＤカメラ２との間の光路を符号Ｑｄで示している）を形成する形態（図１参照）と、該光路を形成しない形態（図３参照）とに切替えが可能な構成となっている。

前記第２のＣＣＤカメラ３及び他方の入力部６ａ〜６ｉ群に対応して、光路形成手段及び第２の光路形成手段としての第２の光路形成機構１０が配置されている。この第２の光路形成機構１０は、夫々ミラーからなる９つの個別反射体１１と１つの主反射体１２とを備えて構成されている。個別反射体１１は、インストルメントパネルＰの裏面Ｐｒ側において各入力部６ａ〜６ｉに対応する位置に取り付けられている。主反射体１２は第２のＣＣＤカメラ３の入光部側に対応する使用位置（図１に示す位置）と該第２のＣＣＤカメラ３の入光部から退避する不使用位置（図示せず）との間で移動可能である（図３では主反射体１１が退避された状態を示している）。従って、第２の光路形成機構１０は、前記各入力部６ａ〜６ｉと前記第２のＣＣＤカメラ３との間に個別に光路を形成する形態（図１参照）と、該光路を形成しない形態（図３参照）とに切替えが可能な構成となっている。

図４において、制御装置１３は、前記第１のＣＣＤカメラ２とで接近検出手段１６を構成すると共に、制御手段を構成するものであり、マイクロコンピュータや画像処理回路などを含んで構成されている。さらに、この制御装置１３は、ミラー駆動機構１４、表示器１５を制御する。上記ミラー駆動機構１４は、インストルメントパネルＰの裏面Ｐｒ側に設けられていて、主反射体９及び１２を個別に使用位置と不使用位置との間で移動させるためのものである。又、表示器１５は図示しないがインストルメントパネルＰにおいてユーザー（運転者）が見やすい位置に配設されている。

さて、上記制御装置１３の接近検出手段１６及び制御手段としての機能について図８のフローチャートを参照しながら説明する。制御装置１３は第１のＣＣＤカメラ２及び第２のＣＣＤカメラ３から撮像データを取り込み（ステップＳ１）、共通撮像範囲Ｅの撮像データから指や手の形の撮像体を抽出し（ステップＳ２）、抽出された撮像体の距離を測定し（ステップＳ３）、撮像体の形が、制御装置１３が予め記憶している手・指の形の画像データに合致し且つ距離がインストルメントパネルＰの操作面Ｐｓの近くであれば、これをもって手・指が接近したことを検出する（ステップＳ４）。前記ステップＳ３では、いわゆる三角測量方式により前記手・指の接近を精度良く検出する。これらステップＳ１〜ステップＳ４による接近検出制御と前記第１のＣＣＤカメラ２及び第２のＣＣＤカメラ３とで接近検出手段１６が構成されている。

この検出された手・指が一方の入力部５ａ〜５ｉ側にあるか否かを判断し（ステップＳ５）、該一方の入力部５ａ〜５ｉ側にあれば、第１の光路形成機構７の主反射体９を使用位置へ移動させる（図５参照）。さらに表示器１５に、各入力部５ａ〜５ｉで選択するもしくは設定する入力内容（例えば９個の選択項目）を表示する（ステップＳ７）。

上記主反射体９の使用位置への移動により、これにより各入力部５ａ〜５ｉと第１のＣＣＤカメラ２との間に個別の光路が形成される。従って、例えばユーザーが入力部５ａ〜５ｉのいずれかに指を接近させると、その入力部から第１のＣＣＤカメラ２への入光量が減少し、この第１のＣＣＤカメラ２の撮像データに光量が低い部分（濃淡度でいうと濃い部分）が現出し、この濃い部分の座標から、入力があった入力部がわかる。例えば、図５及び図６に示すように、ユーザー（運転者あるいは助手席搭乗者）が入力部５ｆに近接すると、該入力部５ｆからの第１のＣＣＤカメラ２への該入力部５ｆ対応の画像座標の入光量が減少するから、これをもって該入力部５ｆから入力が有ったと判断できる。

上述の入力が有れば（ステップＳ９）、表示器１５に、この入力があった入力部に該当する選択項目を選択（差別化）表示し（ステップＳ１０）、該選択項目にあった設定処理を行う。そして、この後、上述のステップＳ９からの経過時間が所定時間（所定条件）を経過したか否かを判断し（ステップＳ１１）、経過していれば、主反射体９を不使用位置へ移動させる（ステップＳ１２）。経過していなければステップＳ８に戻る。

又、前記ステップＳ５において、手・指の接近が他方の入力部６ａ〜６ｉ側にあることが判断されると、ステップＳ１３以降に移行し、図７に示すように、第２の光路形成機構１０の主反射体１２を使用位置へ移動させ、他方の入力部６ａ〜６ｉについて前記ステップＳ６以降と同様の制御を行う。

上述のステップＳ８及びステップＳ９が制御手段に相当し、ステップＳ１５及びステップＳ１６も制御手段に相当する。
このような本実施形態によれば、第１のＣＣＤカメラ２及び第２のＣＣＤカメラ３並びに制御装置１３からなる接近検出手段１６により、複数の入力部５ａ〜５ｉ及び入力部６ａ〜６ｉがあるインストルメントパネルＰにユーザーの手・指の接近を検出するから、ユーザーの手・指が操作のために接近していることを検出でき、この検出を条件に、入力部５ａ〜５ｉ及び６ａ〜６ｉにおける入力の有無を検出するから、ユーザーによる入力操作の有無を確実に検出することができる。つまり、ユーザーが入力操作以外の部位（インストルメントパネルＰに対して離れている部位）で手や腕を動かしただけでは、入力操作とは判断せず、入力操作の誤検出を防止できる。

そして、入力部５ａ〜５ｉ及び６ａ〜６ｉと第１のＣＣＤカメラ２及び第２のＣＣＤカメラ３との間に個別に光路を形成する形態と、該光路を形成しない形態とに切替えが可能な第１の光路形成機構７及び第２の光路形成機構１０を備え、前記接近検出手段１６により前記手・指の接近が検出されたことに基づいて、前記第１の光路形成機構７及び第２の光路形成機構１０を、前記光路を形成する形態に切替え、前記第１の光路形成機構７及び第２の光路形成機構１０による光路を通って前記第１のＣＣＤカメラ２及び第２のＣＣＤカメラ３に入光する各入力部５ａ〜５ｉ及び入力部６ａ〜６ｉからの光量に応じて各入力部５ａ〜５ｉ及び６ａ〜６ｉにおける入力の有無を検出するから、接近検出手段１６が備えた第１のＣＣＤカメラ２及び第２のＣＣＤカメラ３を、入力有無検出のために共用できる。さらに、第１のＣＣＤカメラ２及び第２のＣＣＤカメラ３を用いて各入力部５ａ〜５ｉ及び６ａ〜６ｉからの入光量に応じて各入力部５ａ〜５ｉ及び６ａ〜６ｉの入力の有無を検出するから、電気的スイッチを用いずに入力を発生させることができる。しかも第１のＣＣＤカメラ２及び第２のＣＣＤカメラ３は複数の入力部５ａ〜５ｉ及び６ａ〜６ｉの入力の有無を個別に認識するから、複数の入力部に対してこれより少ない数のＣＣＤカメラ（光学センサ）で良く、光学センサの個数も少なくて済む。この結果、電気的スイッチを用いずに、比較的には簡単且つコンパクトな構成で、多数の入力を発生させることができ、車両用入力装置として好適する。

又、本実施形態によれば、前記接近検出手段１６が手・指の接近を検出したときに前記入力部５ａ〜５ｉ群及び６ａ〜６ｉ群の入力状況を前記表示器１５に表示するから、ユーザーが表示器１５を見ながら入力を確認することができ、しかも、ユーザーが入力を行うことを予め予測して表示器１５を動作させるから、不必要時の表示をなくし必要時のみに表示器を使用できて電力消費を抑えることができる。

又、本実施形態によれば、前記接近検出手段１６は光学センサとして２台のＣＣＤカメラ２、３を有するから、いわゆる三角測量方式により前記手・指の接近を精度良く検出することができる。しかも制御手段が、前記接近検出手段１６が検出した前記手・指の位置が前記一方の入力部５ａ〜５ｉ群に近いか他方の入力部６ａ〜６ｉ群に近いかを判断し、一方の入力部５ａ〜５ｉ群に近いときには、前記表示器１５に該一方の入力部５ａ〜５ｉ群の入力状況を表示させると共に、前記第１の光路形成機構７を前記光路を形成する形態に切替え、他一方の入力部６ａ〜６ｉ群に近いときには、前記表示器１５に該他方の入力部６ａ〜６ｉ群の入力状況を表示させると共に、前記第２の光路形成機構１０を前記光路を形成する形態に切替えるから、表示器１５に、使用されるほうの入力部群の入力状況を表示することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られず、例えば撮像手段として２個のＣＣＤカメラを例示したが、これは少なくとも２個以上であれば良く、この場合、前記入力部は、複数個の入力部が一群として前記ＣＣＤカメラと同じ数の入力部群に分けて設け、前記光路形成手段としては、前記各ＣＣＤカメラと前記各入力部群との間に個別に光路を形成する形態と、該光路を形成しない形態とに切替えられる複数の光路形成手段を設け、前記制御手段は、前記接近検出手段が検出した前記手・指の位置が前記いずれの入力部群に近いかを判断し、近いと判断された入力部群の入力状況を前記表示器に表示させると共に、前記複数の光路形成手段のうち当該入力部群に対応する光路形成手段を前記光路を形成する形態に切替えるようにすれば良い。

さらに撮像手段としては、ＣＣＤカメラが代表的であるが、ＣＣＤカメラ以外の光学センサ例えばＣＭＯＳカメラなどでも良い。又、光学センサとしては、上述の撮像手段に限られず、光学近接センサなどの光学センサ一般を使用しても良い。入力部の個数について適宜変更しても良いなど、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できるものである。

図面中、１は入力装置、２は第１のＣＣＤカメラ（光学センサ、撮像手段）、３は第２のＣＣＤカメラ（光学センサ、撮像手段）、５ａ〜５ｉ及び６ａ〜６ｉは入力部、７は第１の光路形成機構（光路形成手段、第１の光路形成手段）、８は個別反射体、９は主反射体、１０は第２の光路形成機構（光路形成手段、第２の光路形成手段）、１１は個別反射体、１２は主反射体、１３は制御装置（制御手段）、１５は表示器、１６は接近検出手段を示す。

Claims (4)

1. 表面が操作面とされた操作パネルに形成された夫々貫通孔からなる複数の入力部と、
   前記操作パネルの裏面側に設けられ、光学センサを備え前記操作パネルの操作面に対するユーザーの手・指の接近を検出する接近検出手段と、
   前記各入力部と前記接近検出手段の前記光学センサとの間に個別に光路を形成する形態と、光路を形成しない形態とに切替えが可能な光路形成手段と、
   前記接近検出手段により前記手・指の接近が検出されたことに基づいて、前記光路形成手段を前記光路を形成する形態に切替え、前記光路形成手段による光路を通って前記光学センサに入光する各入力部からの光量に応じて各入力部における入力の有無を検出し、所定条件となったときに前記光路形成手段を前記光路を形成しない形態に切替える制御手段と
   を備えたことを特徴とする入力装置。
2. 表示器を備え、前記接近検出手段が前記手・指の接近を検出したときに前記入力部群の入力状況を前記表示器に表示するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
3. 前記接近検出手段は光学センサとして少なくとも２つの撮像手段を有し、この少なくとも２つの撮像手段により前記手・指の接近を検出し、
   前記入力部は、複数個の入力部が一群として前記撮像手段と同じ数の入力部群に分けて設けられ、
   前記光路形成手段として、前記各撮像手段と前記各入力部群との間に個別に光路を形成する形態と、該光路を形成しない形態とに切替えられる複数の光路形成手段が設けられ、
   前記制御手段は、前記接近検出手段が検出した前記手・指の位置が前記いずれの入力部群に近いかを判断し、近いと判断された入力部群の入力状況を前記表示器に表示させると共に、前記複数の光路形成手段のうち当該入力部群に対応する光路形成手段を前記光路を形成する形態に切替えることを特徴とする請求項２に記載の入力装置。
4. 前記撮像手段は、ＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラから構成されていることを特徴とする請求項３に記載の入力装置。

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