JP2016005157A

JP2016005157A - 操作装置

Info

Publication number: JP2016005157A
Application number: JP2014124994A
Authority: JP
Inventors: 朗紀 ▲高▼橋; Akinori Takahashi; 綱治齋藤; Tsunaharu Saito; 隆一戸次; Ryuichi Bekki
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2016-01-12

Abstract

【課題】操作ノブや画像表示装置の表示部に触れることなく操作対象の装置を操作することができる。
【解決手段】操作装置１０は、乗員の手のひら上に操作画像を投影する投影機３０と、手のひら上における乗員の手指の動作を検出する検出部２０と、検出部２０により検出された該手指の動作に対応した操作信号を出力する出力部である制御装置と、を備えている。
【選択図】図７

Description

本発明は、車室内において機器を操作するための操作装置に関する。

特許文献１には、車室内のインストルメントパネルに設けられてオーディオなどの装置の操作画面を表示する表示部を有する画像表示装置と、インストルメントパネルにおける画像表示装置よりも運転者に近接した位置に設けられて前記操作画面に沿った操作を行なうための操作ノブと、を備えた操作装置が開示されている（例えば特許文献１）。

また、従来、画像表示装置の表示部に対する乗員の手指の接触をタッチセンサにより検出するとともに、この検出結果に対応した操作信号をオーディオなどの操作対象の装置に対して出力する操作装置がある。

特開２０００―１４９７２１号公報

ところで、こうした従来の操作装置の場合、後席の乗員はインストルメントパネルに設けられた操作ノブや画像表示装置まで手が届かず、操作を行なうことが難しいものとなっている。

本発明の目的は、操作ノブや画像表示装置の表示部に触れることなく操作対象の装置を操作することができる操作装置を提供することにある。

上記目的を達成するための操作装置は、車室内の投影面上に操作画像を投影する投影機と、前記投影面上における乗員の手指の動作を検出する検出部と、前記検出部により検出された該手指の動作に対応した操作信号を出力する出力部と、を備える。

同構成によれば、操作画像が投影された投影面上において乗員が手指を動かすと、こうした手指の動作が検出部によって検出され、該手指の動作に対応した操作信号が出力部によって操作対象の装置に対して出力される。

本発明によれば、操作ノブや画像表示装置の表示部に触れることなく操作対象の装置を操作することができる。

一実施形態の車両の２列目席及び３列目席と各操作装置との前後方向における位置関係を示す図。同実施形態における操作装置の検出部の下面図。（ａ）は同実施形態の投影機の前面図、（ｂ）は（ａ）のＡ方向から視た投影機の側面図。同実施形態の操作装置の電気的な構成を示すブロック図。（ａ）〜（ｃ）は、乗員の一方の手のひら上における他方の手の指の動作の検出態様を説明するための模式図。同実施形態の投影制御の作用を説明するための図であって、手のひら上に投影された操作画像の一例を示す図。同実施形態の追従制御の作用を説明するための図であって、２列目席に着座している乗員を前方から視た図。同実施形態の操作装置における制御処理の実行手順を示すフローチャート。

以下、図１〜図８を参照して、一実施形態について説明する。
図１に示すように、車室内には、１列目席７１、２列目席７２、及び３列目席７３が設けられている。また、天井８１における２列目席７２及び３列目席７３の上方には、操作装置１０がそれぞれ設けられている。

図２に示すように、天井８１にはケーシング２１が固設されており、ケーシング２１には２列目席７２或いは３列目席７３の全域に向けて赤外線を照射する発光ダイオードからなる２つの照射部２２と、２つの赤外線カメラ２４とが、車幅方向に沿って設けられている。照射部２２と赤外線カメラ２４とによって２列目席７２或いは３列目席７３の手のひら上における乗員の顔や手指の動作を検出する検出部２０が構成されている。

図３（ａ）、天井８１には、支持軸３３を介してホルダ３４を前後方向に回動可能に支持するベース部材３１が固設されている。支持軸３３には第１モータ３２の出力軸が連結されている。

図３（ｂ）に示すように、ホルダ３４には、乗員の手のひら上に操作画像を投影する投影機３０が支持軸３６を介して車幅方向に回動可能に支持されている。支持軸３６は、投影機３０の両側面から前後方向に沿って突設されている。支持軸３６には第２モータ３５の出力軸が連結されている。

なお、図７に示すように、ベース部材３１は、車幅方向において検出部２０のケーシング２１に隣接している。
従って、第１モータ３２によってホルダ３４と共に投影機３０が支持軸３３を中心に回動されると、投影機３０の投影方向が前後方向に沿って変更される。また、第２モータ３５によって投影機３０が支持軸３６を中心に回動されると、投影機３０の投影方向が車幅方向に沿って変更される。ベース部材３１、第１モータ３２、ホルダ３４、及び第２モータ３５によって、投影機３０による操作画像Ｐの投影位置を手のひら９１の移動に追従して変更可能な変更部が構成されている。

図４に示すように、照射部２２、赤外線カメラ２４、モータ３２，３５、及び投影機３０は制御装置５０に対して電気的に接続されている。
制御装置５０は、赤外線カメラ２４により撮影された画像情報などの出力信号に基づき各種の制御を行なうものであり、各種の制御に係る演算処理を実施する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、各種の制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリなどを備えて構成されている。そして、制御装置５０は、赤外線カメラ２４からの出力信号を読み込み、各種演算処理を実行し、その結果に基づいて各種の制御を実行する。

すなわち、制御装置５０は、照射部２２によって赤外線を照射させるとともに、赤外線カメラ２４により撮影された画像情報に基づいて周知の画像処理を行なうことにより乗員の顔や手のひら９１、手指９２などを検出する。また、制御装置５０は、赤外線カメラ２４を用いた三角測量によって、赤外線カメラ２４から乗員の一方の手の手のひら９１までの距離や赤外線カメラ２４から同手のひら９１上の他方の手の指９２までの距離を検出し、検出された距離に基づいて前記手のひら９１上における前記指９２の動作を検出する。

ここで、乗員の一方の手の手のひら９１上における他方の手の指９２の動作の検出態様の一例について説明する。
図５（ａ），（ｃ）に示すように、乗員の一方の手の手のひら９１上に他方の手の指９２がない場合には、手のひら９１上の位置Ｈ１において赤外線が反射する。一方、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、乗員の一方の手の手のひら９１上に他方の手の指９２がある場合には、指９２の厚さ分だけ上記位置Ｈ１よりも上方の位置Ｈ２において赤外線が反射する。このため、上記位置Ｈ２において赤外線が反射する場合には、上記位置Ｈ１において赤外線が反射する場合に比べて赤外線カメラ２４と反射位置との間の距離が短くなる。本実施形態では、手のひら９１上の位置Ｈ１を基準とした赤外線カメラ２４と指９２の位置、すなわち赤外線の反射位置との間の距離の変化態様に基づいて乗員の一方の手の手のひら９１上における他方の手の指９２の動作を検出するようにしている。

また、図６に示すように、制御装置５０は、投影機３０によって乗員の手のひら９１上に操作画像Ｐを投影させる投影制御を実行する。ここでは、操作画像Ｐの一例として、オーディオの音量を大きくする「＋」ボタンに相当する画像Ｐ１と、音量を小さくする「−」ボタンに相当する画像Ｐ２とが投影されている。

また、図７に示すように、制御装置５０は、赤外線カメラ２４により乗員の手のひら９１の位置を検出するとともに、投影機３０による操作画像Ｐの投影位置が手のひら９１の移動に追従して変更されるようにモータ３２，３５の作動を制御する追従制御を実行する。

そして、制御装置５０は、乗員の一方の手の手のひら９１上における他方の手の指９２の動作に対応した操作信号をオーディオ６０に対して出力することにより、オーディオ６０の音量を操作する。

次に、本実施形態の操作装置１０の作用について説明する。
図８は、操作装置１０における制御処理の実行手順を示したフローチャートである。このフローチャートに示されるプログラムは制御装置５０のメモリに格納されている。また、この一連の制御処理は、車両のアクセサリ電源のスイッチがオン状態のときに、制御装置５０によって所定期間毎に繰り返し実行される。

図８に示すように、この一連の処理では、まず、追従制御の実行条件が成立している否かが判断される（ステップＳ１）。
ステップＳ１においては、例えば赤外線カメラ２４により撮影された画像情報に基づいて２列目席７２或いは３列目席７３の乗員の顔が検出されておらず、同乗員の一方の手のひら９１が検出されているときに、同乗員が着座しており、操作画像Ｐを投影する投影面である手のひら９１が存在しているとして、上記実行条件が成立している旨判断される。より詳しくは、手のひら９１と同手のひら９１から延びる５本の指とが共に検出されることをもって上記実行条件が成立している旨判断される。

ここで、上記実行条件が成立していると判断されない場合（ステップＳ１：「ＮＯ」）には、この一連の処理が一旦終了される。
一方、上記実行条件が成立していると判断された場合（ステップＳ１：「ＹＥＳ」）には、次に、追従制御が実行される（ステップＳ２）。すなわち、操作画像Ｐの投影位置が手のひら９１の移動に追従して変更されるようにモータ３２，３５の作動が制御される。なお、複数の乗員が手のひら９１を上に向けた場合には、最初に検出された手のひら９１に対して追従制御が実行されることとなる。

次に、追従制御の実行開始からの経過時間が所定時間（例えば５秒）未満であるか否かが判断される（ステップＳ３）。
ここで、上記経過時間が所定時間未満であると判断された場合（ステップＳ３：「ＹＥＳ」）には、次に、乗員からの投影制御の実行要求が有るか否かが判断される（ステップＳ４）。

ステップＳ４においては、例えば手のひら９１を他方の手の１本の指９２によって軽く叩くようにして触れることにより上記実行要求が有る旨判断される。すなわち、赤外線カメラ２４により撮影された画像情報などに基づいて手のひら９１を他方の手の１本の指９２によって触れる動作が検出されることをもって、上記実行要求が有る旨判断される。

ここで、上記実行要求が有る旨判断されない場合（ステップＳ４：「ＮＯ」）には、ステップＳ３に移行し、ステップＳ４の処理が繰り返し実行される。
そして、上記経過時間が所定時間未満であると判断されない場合（ステップＳ３：「ＮＯ」）には、乗員が手のひら９１を上に向けたものの、乗員が後述する投影制御の実行要求を出す可能性が低いとして、次に、追従制御を終了して（ステップＳ１１）、この一連の処理を一旦終了する。

一方、ステップＳ４において、上記実行要求が有る旨判断された場合（ステップＳ４：「ＹＥＳ」）には、次に、前記投影制御を実行する（ステップＳ５）。すなわち、投影制御においては、図７に示すように、投影される操作画像Ｐの形状が手のひら９１の位置によらず一定となるように、投影される前の画像の形状が投影面である手のひら９１の位置に応じて変更される。

こうして投影制御が実行されると、次に、投影制御の実行開始からの経過時間が所定時間（例えば５秒）未満であるか否かが判断される（ステップＳ６）。
そして、上記経過時間が所定時間未満であると判断された場合（ステップＳ６：「ＹＥＳ」）には、次に、オーディオ６０の音量を大きくする操作、或いは小さくする所定の操作に対応する手指９２の動作が有るか否かが判断される（ステップＳ７）。

ここで、上記所定の操作に対応する手指９２の動作が有ると判断されない場合（ステップＳ７：「ＮＯ」）には、ステップＳ６に移行し、ステップＳ７の処理が繰り返し実行される。

そして、上記経過時間が所定時間未満であると判断されない場合（ステップＳ６：「ＮＯ」）には、乗員が所定の操作に対応する手指９２の動作を行なわない可能性が高いとして、次に、ステップＳ１０に移行して、投影制御を終了し、次に、追従制御を終了して（ステップＳ１１）、この一連の処理を一旦終了する。

一方、上記所定の操作に対応する手指９２の動作があると判断された場合（ステップＳ７：「ＹＥＳ」）には、次に、オーディオ６０に対して前記所定の操作に対応した信号が出力される。

こうしてオーディオ６０に対して前記所定の操作に対応した信号が出力されると、次に、投影制御の終了要求が有るか否かが判断される（ステップＳ９）。
ステップＳ９においては、例えば手のひら９１を広げた状態から拳を握ることにより上記終了要求が有る旨判断される。

ここで、上記終了要求が有る旨判断されない場合（ステップＳ９：「ＮＯ」）には、ステップＳ６に移行する。
一方、上記終了要求が有る旨判断された場合（ステップＳ９：「ＹＥＳ」）には、次に、投影制御を終了し（ステップＳ１０）、追従制御を終了して（ステップＳ１１）、この一連の処理を一旦終了する。

以上説明した本実施形態に係る操作装置によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）操作装置１０は、乗員の手のひら９１上に操作画像Ｐを投影する投影機３０と、手のひら９１上における乗員の手指９２の動作を検出する検出部２０と、検出部２０により検出された該手指９２の動作に対応した操作信号を出力する出力部である制御装置５０と、を備えている。

こうした構成によれば、操作画像Ｐが投影された乗員の一方の手のひら９１上において他方の手の指９２を動かすと、こうした指９２の動作が検出部２０によって検出され、該指９２の動作に対応した操作信号が制御装置５０によってオーディオ６０に対して出力される。従って、２列目席７２や３列目席７３の乗員であっても、操作ノブや画像表示装置の表示部に触れることなくオーディオ６０の操作を行なうことができる。

（２）投影機３０による操作画像Ｐの投影位置を手のひら９１の移動に追従して変更可能な変更部が設けられている。
こうした構成によれば、乗員が手のひら９１を移動させた場合であっても、投影機３０による操作画像Ｐの投影位置が手のひら９１の移動に追従して変更されるため、手のひら９１上に操作画像Ｐを投影することができる。従って、操作装置１０の利便性を高めることができる。

（３）投影機３０は２列目席７２或いは３列目席７３に着座している乗員の手のひら９１上に操作画像Ｐを投影するものである。
こうした構成によれば、２列目席７２や３列目席７３の乗員が着座したままで自身の手のひら９１上に投影された操作画像Ｐを目視しながらオーディオ６０の操作を容易に行なうことができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・乗員の手指９２の動作に基づいて他の操作画像に切り換えるようにすることもできる。この場合、例えばオーディオ６０の各種機能（ＡＭラジオ放送、ＦＭラジオ放送、ＣＤ、ＴＶ放送など）を選択するための操作画像に切り換えるようにしてもよい。また、空調装置の設定温度を操作する操作画像に切り換えるようにしてもよい。

・検出部２０及び投影機３０を２列目席７２及び３列目席７３のシートバックに設けることもできる。また、２列目席７２の乗員の手のひら９１上に操作画像Ｐを投影する投影機を、１列目席７１のヘッドレストやシートバックに設けるようにしてもよい。また、３列目席７３の乗員の手のひら９１上に操作画像Ｐを投影する投影機を２列目席７２のヘッドレストやシートバックに設けることもできる。

・上記フローチャートのステップＳ１に代えて、乗員の一方の手のひら９１が検出されていることのみをもって、追従制御の実行条件が成立している旨判断するようにしてもよい。すなわち、乗員の顔が検出されていないとの条件を省略することもできる。

・検出部及び投影機が、運転席や助手席の乗員の手のひら上に操作画像を投影するものであってもよい。
・例えば各座席に対応して検出部及び投影機を設けることもできる。また、投影機による操作画像の投影位置を手のひらの移動に追従して変更可能な変更部を省略することもできる。

・専用のボード上に操作画像を投影させるようにしてもよい。また、例えば本革や合成皮革などによって形成された座面上に操作画像を投影させるようにしてもよい。
・赤外線カメラに代えてステレオカメラを採用することもできる。

・投影面上における乗員の手指９２の動作が検出され、該手指９２の動作に対応した操作信号が出力されたときに、投影面上に投影される操作画像を点滅させたり、スピーカによって効果音を発生させたりして乗員に操作がなされたことを認識させるようにすることもできる。

１０…操作装置、２０…検出部、２１…ケーシング、２２…照射部、２４…赤外線カメラ、３０…投影機、３１…ベース部材、３１１，３１２…支持部、３２…第１モータ、３３…支持軸、３４…ホルダ、３４１，３４２…支持部、３５…第２モータ、３６…支持軸、５０…制御装置（出力部）、６０…オーディオ、７１…１列目席（前席）、７２…２列目席（後席）、７３…３列目席（後席）、８１…天井、９１…手のひら、９２…手指、Ｐ…操作画像。

Claims

車室内の投影面上に操作画像を投影する投影機と、
前記投影面上における乗員の手指の動作を検出する検出部と、
前記検出部により検出された該手指の動作に対応した操作信号を出力する出力部と、を備える、
操作装置。
前記投影機は乗員の手のひら上に前記操作画像を投影するものであり、
前記投影機による前記操作画像の投影位置を前記手のひらの移動に追従して変更可能な変更部が設けられている、
請求項１に記載の操作装置。
前記投影機は後席の乗員の手のひら上に前記操作画像を投影するものである、
請求項１又は請求項２に記載の操作装置。