JP2018005595A - 操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチパネルを操作するような直接的な操作感が得られる操作装置を提供する。
【解決手段】操作装置１は、操作面３０に対する操作指９の接近及び接触に基づく検出情報Ｓ_１を出力するタッチパッド３と、検出情報Ｓ_１に基づいて操作指９と操作面３０との第１の距離Ｌ_１を算出する距離算出部５と、操作指９を示す第１の画像８７５、及び第１の画像８７５の影を模した第２の画像８７６が第１の距離Ｌ_１に応じた第２の距離Ｌ_２、第１の画像８７５から離れるように表示装置８７の表示画面８７０に表示させる表示情報Ｓ_３を出力する制御部７と、を備えて概略構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、操作装置に関する。

従来の技術として、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が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この自動車用入出力装置は、操作手段と操作指との距離に応じて表示手段に表示されるカーソルの濃淡、大きさ、及び形状のうち少なくとも何れか一つを変化させると共に、操作手段に操作入力された絶対座標情報に基づいて、表示手段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ができる。

特開２０１０−６１２２４号公報

しかし従来の自動車用入出力装置は、操作手段に接近していることは形状の変化などで分かるもののどの程度変化すると接触するのかが分からず、表示画面上に配置されたタッチパネルを操作するような直接的な操作感が得られ難い。

従って本発明の目的は、タッチパネルを操作するような直接的な操作感が得られる操作装置を提供することにある。

本発明の一態様は、操作面に対する検出対象の接近及び接触に基づく検出情報を出力する検出部と、検出情報に基づいて検出対象と操作面との第１の距離を算出する距離算出部と、検出対象を示す第１の画像、及び第１の画像の影を模した第２の画像が第１の距離に応じた第２の距離、第１の画像から離れるように表示装置の表示画面に表示させる表示情報を出力する制御部と、を備えた操作装置を提供する。

本発明によれば、タッチパネルを操作するような直接的な操作感が得られる。

図１（ａ）は、実施の形態に係る操作装置の一例が搭載された車両内部の概略図であり、図１（ｂ）は、操作装置の一例を示すブロック図であり、図１（ｃ）は、操作装置が含まれる車両通信システムの一例を示すブロック図である。 図２（ａ）〜図２（ｃ）は、実施の形態に係る操作装置のタッチパッドに対する操作の一例を説明するための概略図である。 図３（ａ）〜図３（ｃ）は、実施の形態に係る操作装置の制御部が表示画面に表示させる第１の画像〜第３の画像の一例について説明するための概略図である。 図４（ａ）〜図４（ｃ）は、操作装置の制御部が表示画面に表示させる第１の画像〜第３の画像の変形例について説明するための概略図である。 図５は、実施の形態に係る操作装置の動作の一例を示すフローチャートである。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る操作装置は、操作面に対する検出対象の接近及び接触に基づく検出情報を出力する検出部と、検出情報に基づいて検出対象と操作面との第１の距離を算出する距離算出部と、検出対象を示す第１の画像、及び第１の画像の影を模した第２の画像が第１の距離に応じた第２の距離、第１の画像から離れるように表示装置の表示画面に表示させる表示情報を出力する制御部と、を備えて概略構成されている。

この操作装置は、検出対象から操作面までの第１の距離が第１の画像と第２の画像の位置によって表現されるので、この構成を採用しない場合と比べて、直感的に第１の距離が把握し易く、タッチパネルを操作するような直接的な操作感が得られる。

[実施の形態]
（操作装置１の概要）
図１（ａ）は、実施の形態に係る操作装置の一例が搭載された車両内部の概略図であり、図１（ｂ）は、操作装置の一例を示すブロック図であり、図１（ｃ）は、操作装置が含まれる車両通信システムの一例を示すブロック図である。図２（ａ）〜図２（ｃ）は、実施の形態に係る操作装置のタッチパッドに対する操作の一例を説明するための概略図である。図３（ａ）〜図３（ｃ）は、実施の形態に係る操作装置の制御部が表示画面に表示させる第１の画像〜第３の画像の一例について説明するための概略図である。この図３（ａ）〜図３（ｃ）は、操作対象がナビゲーション装置８４である場合の表示画面８７０の一例を図示したものである。この表示画面８７０には、地図画像８７１と車両８の現在位置を示す現在位置カーソル８７２が表示されている。

なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図１（ｂ）及び図１（ｃ）では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。

操作装置１は、例えば、図１（ａ）に示すように、なされた操作に基づいて車両８に搭載された操作対象の電子機器を操作するものである。この操作装置１は、例えば、運転席と助手席の間のフロアコンソール８０に配置されている。操作対象の電子機器は、一例として、図１（ｃ）に示すナビゲーション装置８４、音楽及び映像再生装置８５などである。操作装置１と操作対象の電子機器は、一例として、図１（ｃ）に示すように、車両通信システム８００を構成している。

この電子機器の表示部として機能する表示装置８７は、例えば、センターコンソール８１に配置されている。この表示装置８７は、例えば、液晶ディスプレイである。なお以下では、操作指９を検出対象とする。

操作装置１は、図１（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、操作面３０に対する操作指９の接近及び接触に基づく検出情報Ｓ_１を出力する検出部としてのタッチパッド３と、検出情報Ｓ_１に基づいて操作指９と操作面３０との第１の距離Ｌ_１を算出する距離算出部５と、操作指９を示す第１の画像８７５、及び第１の画像８７５の影を模した第２の画像８７６が第１の距離Ｌ_１に応じた第２の距離Ｌ_２、第１の画像８７５から離れるように表示装置８７の表示画面８７０に表示させる表示情報Ｓ_３を出力する制御部７と、を備えて概略構成されている。

また制御部７は、操作指９が検出された操作面３０の位置に対応する表示画面８７０の位置に第１の画像８７５を表示させ、第１の画像８７５から第２の距離Ｌ_２、離れた位置に第２の画像８７６を表示させる。第２の画像８７６は、例えば、操作面３０に対して垂直な方向から操作指９を照明した際の影ではなく、当該垂直な方向から傾いた方向から照明した際の影を模している。

ここで上述の車両通信システム８００は、一例として、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの規格を用いた通信システムである。車両通信システム８００は、例えば、車両ＬＡＮ（Local Area Network）８２を介して操作装置１やナビゲーション装置８４などが通信を行うように構成されている。

この車両通信システム８００は、一例として、図１（ｃ）に示すように、操作装置１、車両制御部８３、ナビゲーション装置８４、音楽及び映像再生装置８５、空調装置８６及び表示装置８７などが通信できるように構成されている。車両制御部８３は、例えば、この車両通信システム８００を制御するマイクロコンピュータである。

（タッチパッド３の構成）
タッチパッド３は、例えば、電磁気的に接続された電子機器の操作を行うことができるものである。タッチパッド３は、例えば、導電性を有するペンや操作者の体の一部による操作により、表示装置８７に表示されたカーソルの移動、表示されたアイコンの選択、決定、ドラッグ、ドロップなどの指示を行うことができるように構成されている。このタッチパッド３は、静電容量方式のタッチパッドである。

タッチパッド３は、例えば、互いに絶縁されて交差する複数の駆動電極と複数の検出電極とが配置されている。そしてタッチパッド３は、例えば、図１（ｂ）に示すように、この駆動電極と検出電極の組み合わせ全てを周期的に走査して得られた静電容量を検出情報Ｓ_１として制御部７に出力する。

このタッチパッド３は、図２（ｂ）に示すように、操作面３０から離れた操作指９を検出可能に構成されている。つまりタッチパッド３は、操作指９のホバー状態を検出することができる。

タッチパッド３は、一例として、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、操作面３０の上方に検出エリア３１を有している。タッチパッド３は、図２（ｂ）に示すように、この検出エリア３１に位置する、ホバー状態にある操作指９を検出する。

ここで変形例として検出部は、操作面３０に対する操作指９の接近及び接触に基づく検出情報Ｓ_１を出力する３Ｄカメラであっても良い。この３Ｄカメラは、例えば、車両８の天井に配置され、操作面３０を上方から撮像して距離画像を生成する。そして３Ｄカメラは、距離画像の情報である検出情報Ｓ_１を出力する。距離算出部５は、この距離画像の情報である検出情報Ｓ_１に基づいて操作面３０と操作指９との距離を算出する。

（距離算出部５の構成）
距離算出部５は、タッチパッド３から出力される検出情報Ｓ_１に基づく静電容量に応じて操作面３０から操作指９までの第１の距離Ｌ_１を算出する。この第１の距離Ｌ_１は、静電容量が大きいと短く、静電容量が小さいと長い。この第１の距離Ｌ_１と静電容量との関係は、一例として、シミュレーションや実験によって得られる。

距離算出部５は、算出した第１の距離Ｌ_１の情報として距離情報Ｓ_２を生成し、制御部７に出力する。

（制御部７の構成）
制御部７は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部７が動作するためのプログラム、判定しきい値７０が格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。

制御部７は、判定しきい値７０以上の静電容量に基づいて操作指９が検出された操作面３０上の位置を算出する。そして制御部７は、この位置の情報である操作情報Ｓ_４を生成して操作対象の電子機器に出力する。なお操作面３０に設定された座標系と表示画面８７０に設定された座標系とは、絶対座標系であっても、相対座標系であっても良い。

また制御部７は、操作指９が検出された位置、及び距離情報Ｓ_２に基づいて第１の画像８７５及び第２の画像８７６を表示装置８７に表示させる表示情報Ｓ_３を生成して出力する。

この第１の画像８７５は、例えば、図３（ｂ）に示すように、操作指９を模した形状を有している。また第２の画像８７６は、例えば、図３（ｂ）に示すように、操作指９の影を模した形状を有している。なお第１の画像８７５は、操作指９を模した形状に限定されない。

例えば、図２（ａ）に示すように、操作指９が検出エリア３１外に位置する場合、図３（ａ）の表示画面８７０には、地図画像８７１と現在位置カーソル８７２が表示される。制御部７は、図２（ｂ）に示すように、操作指９が検出エリア３１内に位置して検出されると、表示情報Ｓ_３を出力して第１の画像８７５及び第２の画像８７６を地図画像８７１に重畳して表示させる。なお第１の画像８７５は、操作指９が検出された操作面３０上の位置に応じた表示画面８７０の位置に表示される。

この第１の画像８７５と第２の画像８７６の距離である第２の距離Ｌ_２は、一例として、操作者が表示画面８７０を見て操作面３０との距離が把握し易いように、算出された第１の距離Ｌ_１と同じ距離となる。

制御部７は、第２の距離Ｌ_２が短くなるにつれて、第２の画像８７６の形状の縮小、フォーカスの最適化、色の変化の少なくともいずれか１つが実行される表示情報Ｓ_３を出力する。この第２の画像８７６の形状の縮小は、操作面３０に操作指９が接近するにつれて操作指９の影が小さくなるのを再現するものである。フォーカスの最適化は、操作面３０に操作指９が接近するにつれて操作指９の影がぼやけた状態から輪郭がはっきりする状態になるのを再現するものである。さらに色の変化は、操作面３０に操作指９が接近するにつれて操作指９の影の色が濃くなるのを再現するものである。これらは、組み合わせて実行されても良い。

また制御部７は、例えば、図３（ｃ）に示すように、第１の距離Ｌ_１に基づいて操作指９が操作面３０に接触したと判定した場合、第２の画像８７６に代えた第３の画像８７７の上に第１の画像８７５を表示させる表示情報Ｓ_３を出力する。この第３の画像８７７は、例えば、十字形状を有し、第１の画像８７５の指先に表示される。続いて第１の画像８７５〜第３の画像８７７の変形例について図４（ａ）〜図４（ｃ）を参照しながら説明する。

図４（ａ）〜図４（ｃ）は、操作装置の制御部が表示画面に表示させる第１の画像〜第３の画像の変形例について説明するための概略図である。

図４（ａ）では、操作指９が検出され、変形例に係る第１の画像８７５及び第２の画像８７６が表示されている。この変形例の第１の画像８７５は、操作指９を示す円形の画像である。そして第１の画像８７５の影である第２の画像８７６は、円形の画像となっている。

図４（ｂ）は、操作指９が図４（ａ）に比べて操作指９が操作面３０に近づいた場合の表示画面８７０を示している。この際の第１の画像８７５及び第２の画像８７６は、第２の距離Ｌ_２が縮まると共に円の半径も小さくなる。

そして図４（ｃ）は、操作指９が操作面３０に接触した状態を示している。図４（ｃ）では、操作指９が操作面３０に近づくにつれて円の半径が小さくなり、やがて第１の画像８７５及び第２の画像８７６が重なり第３の画像８７７に切り替わっている。

以下では、本実施の形態の操作装置１の動作の一例について図５のフローチャートに従って説明する。具体的には、操作装置１がホバー状態にある操作指９を検出し、第１の画像８７５〜第３の画像８７７を表示させる動作の一例について説明する。

（動作）
操作装置１のタッチパッド３は、車両８の電源が投入されると、周期的に操作面３０を走査して静電容量を読み取り、検出情報Ｓ_１を制御部７に出力する。制御部７は、検出情報Ｓ_１の静電容量と判定しきい値７０とを比較して操作指９が検出されるか監視する。

制御部７は、ホバー状態の操作指９を検出すると（Ｓｔｅｐ１）、距離算出部５が算出した第１の距離Ｌ_１に関する距離情報Ｓ_２を取得する（Ｓｔｅｐ２）。

制御部７は、取得した距離情報Ｓ_２に基づいて表示情報Ｓ_３を生成して出力する（Ｓｔｅｐ３）。表示装置８７は、入力した表示情報Ｓ_３に基づいて第１の画像８７５と、第１の画像８７５から第２の距離Ｌ_２離れた第２の画像８７６と、を表示させる。

制御部７は、さらに取得した検出情報Ｓ_１に基づいてホバー状態が継続しているか確認する。制御部７は、ホバー状態継続している場合（Ｓｔｅｐ４：Ｙｅｓ）、ステップ２に処理を進める。

ここでステップ４において制御部７は、ホバー状態が継続していない場合（Ｓｔｅｐ４：Ｎｏ）、操作指９が操作面３０に接触したか確認する。制御部７は、操作指９が操作面３０に接触したと判定すると（Ｓｔｅｐ５：Ｙｅｓ）、第１の画像８７５と第３の画像８７７を重畳して表示させる表示情報Ｓ_３を生成して出力し（Ｓｔｅｐ６）、ホバー状態の検出に関する第１の画像８７５〜第３の画像８７７の表示動作を終了する。

またステップ５において制御部７は、ホバー状態でもなく、操作面３０に接触してもない場合（Ｓｔｅｐ５：Ｎｏ）、操作指９が不検出となったとして第１の画像８７５と第２の画像８７６の表示を終了させる表示情報Ｓ_３を生成して出力する（Ｓｔｅｐ７）。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る操作装置１は、タッチパネルを操作するような直接的な操作感が得られる。具体的には、操作装置１は、操作指９のホバー状態を検出し、操作指９から操作面３０までの第１の距離Ｌ_１を算出する。そして操作装置１は、操作指９を模した第１の画像８７５と第１の画像８７５の影を模した第２の画像８７６とを第１の距離Ｌ_１に基づく第２の距離Ｌ_２離して表示画面８７０に表示させる。この第２の距離Ｌ_２は、操作指９が操作面３０に近づくにつれて短くなるので、操作者が操作面３０から操作指９までの距離を把握し易く、あたかも表示画面上に配置されたタッチパネルを操作しているように感じる。従って操作装置１は、この構成を採用しない場合と比べて、直感的に操作面３０から操作指９までの距離が把握し易く、タッチパネルを操作するような直接的な操作感が得られる。

操作装置１は、操作面３０に操作指９が近づくにつれて、第２の画像８７６の形状などが変化するので、この構成を採用しない場合と比べて、操作者が実際に表示画面８７０に対して操作しているように感じ、直接的な操作感が得られる。

上述の実施の形態及び変形例に係る操作装置１は、例えば、用途に応じて、その一部が、コンピュータが実行するプログラム、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などによって実現されても良い。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…操作装置、３…タッチパッド、５…距離算出部、７…制御部、８…車両、９…操作指、３０…操作面、３１…検出エリア、７０…判定しきい値、８０…フロアコンソール、８１…センターコンソール、８２…車両ＬＡＮ、８３…車両制御部、８４…ナビゲーション装置、８５…音楽及び映像再生装置、８６…空調装置、８７…表示装置、８００…車両通信システム、８７０…表示画面、８７１…地図画像、８７２…現在位置カーソル、８７５〜８７７…第１の画像〜第３の画像

Claims (4)

1. 操作面に対する検出対象の接近及び接触に基づく検出情報を出力する検出部と、
   前記検出情報に基づいて前記検出対象と前記操作面との第１の距離を算出する距離算出部と、
   前記検出対象を示す第１の画像、及び前記第１の画像の影を模した第２の画像が前記第１の距離に応じた第２の距離、前記第１の画像から離れるように表示装置の表示画面に表示させる表示情報を出力する制御部と、
   を備えた操作装置。
2. 前記制御部は、前記検出対象が検出された前記操作面の位置に対応する前記表示画面の位置に前記第１の画像を表示させ、前記第１の画像から前記第２の距離、離れた位置に前記第２の画像を表示させる、
   請求項１に記載の操作装置。
3. 前記制御部は、前記第２の距離が短くなるにつれて、前記第２の画像の形状の縮小、フォーカスの最適化、色の変化の少なくともいずれか１つが実行される前記表示情報を出力する、
   請求項２に記載の操作装置。
4. 前記制御部は、前記第１の距離に基づいて前記検出対象が前記操作面に接触したと判定した場合、前記第２の画像に代えた第３の画像の上に前記第１の画像を表示させる前記表示情報を出力する、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の操作装置。

Images