JP2022176748A - 操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視認性の低下を抑制することができる操作装置を提供する。
【解決手段】操作装置１は、操作を受け付ける操作部２と、操作部２に割り当てられた機能を示す機能画像１００を表示する表示部３と、表示部３から出力された光の光路を変更して操作部２近くの空中の表示領域４５に結像させ、機能画像１００に基づく空中結像４６を生成する光路変更部４と、を備えて概略構成されている。この操作装置１は、視認性の低下を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、操作装置に関する。

従来の技術として、ダッシュボードのいずれの曲面にも追随させて曲面を形成することができる車載用ディスプレイスタンドが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この車載用ディスプレイスタンドは、表示モニターをダッシュボードに保持することができる。

特開２０１３－１８４６８６号公報

従来の車載用ディスプレイスタンドは、表示モニターがユーザの視界を妨げ、前方の視認性が低下する可能性がある。

従って本発明の目的は、視認性の低下を抑制することができる操作装置を提供することにある。

本発明の一態様は、操作を受け付ける操作部と、操作部に割り当てられた機能を示す機能画像を表示する表示部と、表示部から出力された光の光路を変更して操作部の近くの空中の表示領域に結像させ、機能画像に基づく空中結像を生成する光路変更部と、を備えた操作装置を提供する。

本発明によれば、視認性の低下を抑制することができる。

図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作装置が搭載された車両内部の一例を示す図であり、図１（ｂ）は、操作装置のブロック図の一例である。 図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作装置の配置の一例を説明するための図であり、図２（ｂ）は、光路変更部の一例を説明するための図である。 図３（ａ）は、変形例に係る操作装置の配置の一例を説明するための図であり、図３（ｂ）は、光路変更部の一例を説明するための図である。 図４は、第２の実施の形態に係る操作装置が車両の天井に配置されている場合の一例を示す図である。 図５は、第３の実施の形態に係る操作装置のブロック図の一例を示していている。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る操作装置は、操作を受け付ける操作部と、操作部に割り当てられた機能を示す機能画像を表示する表示部と、表示部から出力された光の光路を変更して操作部の近くの空中の表示領域に結像させ、機能画像に基づく空中結像を生成する光路変更部と、を備えて概略構成されている。

この操作装置は、操作部の機能画像を空中の表示領域に空中結像として表示するので、ディスプレイに表示する場合と比べて、視認性の低下を抑制することができる。

[第１の実施の形態]
（操作装置１の概要）
図１（ａ）は、操作装置が搭載された車両内部の一例を示す図であり、図１（ｂ）は、操作装置のブロック図の一例である。図２（ａ）は、操作装置の配置の一例を説明するための図であり、図２（ｂ）は、光路変更部の一例を説明するための図である。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５では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。また上下左右は、特に断らない限り車両８の上下左右を基準としている。

操作装置１は、一例として、図１（ａ）に示すように、車両８に搭載され、運転席と助手席の間となるダッシュボード８０の中央付近に配置されている。なお操作装置１は、ダッシュボード８０の中央付近に限定されず、ダッシュボード８０の他の位置に配置されても良いし、ダッシュボード８０以外に配置されても良く、また車両８以外に配置されても良い。

本実施の形態の操作装置１は、図１（ｂ）に示すように、被制御装置８５の機能を操作可能とされ、当該機能を示す画像を表示するように構成されている。この被制御装置８５は、車両８に搭載されるナビゲーション装置、空調装置、音楽及び映像再生装置、車両制御装置などであり、また有線又は無線で接続された携帯端末などである。

車両制御装置は、例えば、車両８を総合的に制御するものであり、警告に関する画像、自動運転に関する画像や車両８の設定に関する画像などを操作装置１に表示させる。携帯端末は、例えば、モバイルパソコン、スマートフォン、タブレット端末、ファブレット端末、スマートウオッチなどである。これらの画像は、図形、記号及び文字などの画像やこれらを組み合わせた画像である。なお一例として、警告に関する画像が表示された場合、操作部２の操作によって表示を消したり、解決法を表示させたりなどすることができる。

操作装置１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、操作を受け付ける操作部２と、操作部２に割り当てられた機能を示す機能画像１００を表示する表示部３と、表示部３から出力された光の光路を変更して操作部２の近くの空中の表示領域４５に結像させ、機能画像１００に基づく空中結像４６を生成する光路変更部４と、を備えて概略構成されている。

表示部３及び光路変更部４は、図２（ａ）に示すように、車両８のダッシュボード８０内に配置されている。操作装置１は、操作部２、表示部３及び光路変更部４が設けられた筐体１０を備えている。

操作装置１は、図１（ｂ）に示すように、操作部２及び表示部３と電気的に接続される制御部７を備えている。

（操作部２の構成）
操作部２は、一例として、回転可能に構成された円柱形状の操作ノブ２１を備えている。本実施の形態の操作部２は、一例として、３つの操作ノブ２１を備えているがこれに限定されない。この操作ノブ２１は、図２（ａ）に示すように、操作部筐体２０に配置されている。この操作部筐体２０は、操作ノブ２１を回転可能に支持し、操作ノブ２１に対する操作量を検出する操作検出部２２を備えている。

なお操作部２は、回転操作に限定されず、つまみに対するスライド操作を受け付けるスライド操作部、プッシュ操作やタッチ操作を受け付けるスイッチ、ノブを倒す傾倒操作を受け付けるジョイスティックなどであっても良い。

操作検出部２２は、図１（ｂ）に示すように、検出した操作量に応じた情報を含む操作検出情報Ｓ_１を制御部７に出力する。

（表示部３の構成）
表示部３は、一例として、表示画像３１を表示する液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイなどである。表示部３は、図１（ｂ）に示すように、制御部７から出力された表示情報Ｓ_２に基づいて表示画像３１を表示画面３０に表示する。制御部７は、被制御装置８５から取得した画像情報Ｓ_４に基づいて表示情報Ｓ_２を生成する。

機能画像１００は、操作ノブ２１ごとに割り当てられた機能を示した画像である。被制御装置８５が空調装置であった場合、一例として、機能画像１００は、設定温度、風量、吹出口などの画像である。

（光路変更部４の構成）
本実施の形態の光路変更部４は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、入射した光３５を入射方向と平行な方向に反射する再帰反射部材４０と、入射した光３５の一部を透過させ、その他を反射させるビームスプリッタ４１と、を備えている。表示部３は、図２（ｂ）に示すように、再帰反射部材４０及びビームスプリッタ４１に表示画面３０からの光３５を出力する。

再帰反射部材４０は、プリズム型又はマイクロビーズ型の再帰反射素子である。本実施の形態の再帰反射部材４０は、一例として、マイクロビーズ型の再帰反射素子である。再帰反射部材４０は、およそ屈折率２の微小な複数のボールレンズが入射面４００の縦横方向に並んで配置されている。

再帰反射部材４０は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、表示部３とおよそ９０°の角度となるように配置されている。なお再帰反射部材４０と表示部３の角度は、９０°に限定されない。

ビームスプリッタ４１は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、光３５が入射する入射面４１０と、入射面４１０の裏側の面であり、光３５が出射する出射面４１１と、を備えている。ビームスプリッタ４１は、一例として、銀やアルミニウムの薄膜により形成された反射膜を入射面４１０に有している。

ビームスプリッタ４１は、入射面４１０に入射した光３５の一部を反射し、その他を出射面４１１から表示領域４５に出射する。

ビームスプリッタ４１は、筐体１０の上部に配置され、出射面４１１がダッシュボード８０の上面８００に露出するように配置されている。表示部３の表示画面３０と表示領域４５は、ビームスプリッタ４１を対称面として面対称の関係にある。また言い換えるなら表示画面３０と表示領域４５は、図２（ｂ）の紙面においてビームスプリッタ４１の中心を通る直線を軸として回転対称の関係にある。

なおビームスプリッタ４１は、筐体１０の中が見え難くなるように、光の透過率を抑制したスモーク処理が出射面４１１になされても良い。

・表示画像３１と空中結像４６について
表示部３の表示画面３０から出射される光３５の光路３６は、まずビームスプリッタ４１によって変更される。次にビームスプリッタ４１の入射面４１０に入射した光３５は、一部が再帰反射部材４０の方向に反射し、光路３６が変更される。

次に再帰反射部材４０の入射面４００に入射した光３５は、入射した光３５と平行でかつ反対方向に反射し、光路３６が変更される。再帰反射部材４０を反射した光３５は、ビームスプリッタ４１の入射面４１０に入射し、一部が透過して出射面４１１から出射して収束して表示領域４５において空中結像４６を生成する。

図２（ｂ）に示す表示部３側の実線の矢印は、表示部３に表示された表示画像３１である。また図２（ｂ）に示す表示領域４５側の実線の矢印は、表示領域４５に表示された空中結像４６である。なお矢印の方向は、一例として、表示される画像の向きを示している。

なお空中結像４６の位置は、主に、表示部３とビームスプリッタ４１の位置によって定まる。従って空中結像４６は、図２（ｂ）の紙面からユーザ９側に傾斜させる、つまり反時計回りに傾斜させる場合、表示部３とビームスプリッタ４１を反時計回りに移動させれば良い。

（変形例について）
図３（ａ）は、操作装置の配置の一例を説明するための図であり、図３（ｂ）は、光路変更部の一例を説明するための図である。

この変形例では、光路変更部４が再帰反射部材４０とビームスプリッタ４１ではなく、入射面４２０に入射する表示部３の光３５を出射面４２１から出射させ、表示領域４５において空中結像４６として結像させる結像部材４２として構成されている。この結像部材４２は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、筐体１０の上面１０ａに出射面４２１が露出するように配置されている。

結像部材４２は、例えば、多数のマイクロミラー、多数の微小孔、多数の２面反射体などによって構成されている。変形例の結像部材４２は、一例として、孔の側面に直角に組み合わさったマイクロミラーを作成し、これを縦横に並べて構成されている。

結像部材４２は、図３（ｂ）に示すように、結像部材４２を対称面として面対称の位置に空中結像４６を結像する。つまり結像部材４２から表示部３の表示画面３０までの角度αは、図３（ｂ）に示すように、結像部材４２から表示領域４５までの角度αと等しい。

なお結像部材４２は、図３（ｂ）に示すように、光３５が結像部材４２から出射した後に交差するので、表示部３に表示された表示画像３１を反転させた空中結像４６を生成する。

（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、操作部２の操作検出部２２から取得した操作検出情報Ｓ_１に基づいて操作がなされた操作ノブ２１と操作量の情報を含む操作情報Ｓ_３を被制御装置８５に出力する。被制御装置８５は、操作情報Ｓ_３に基づいて操作が検出された操作ノブ２１と操作量を判定し、当該操作ノブ２１に割り当てられた機能を実行する。

制御部７は、被制御装置８５から所得した画像情報Ｓ_４に基づいて表示部３に表示画像３１を表示させる。なお制御部７は、画像情報Ｓ_４に基づいて空中結像４６の表示の優先度が低い場合、空中結像４６を表示しない。制御部７は、例えば、操作部２が自動運転時に有効である場合、手動運転時には空中結像４６を表示せず、手動運転時に有効である場合、自動運転時には空中結像４６を表示しない。また制御部７は、例えば、走行中に操作できない機能、つまり停車中にしか操作が許可されない機能が操作部２に割り当てられている場合、空中結像４６を走行中は表示しない。この走行中に操作できない機能とは、一例として、２輪駆動から４輪駆動、４輪駆動から２輪駆動に切り替える機能などの走行中に操作すると走行に支障が生じる機能である。なお制御部７は、警告など優先度が高い場合、機能画像１００に代わって警告などの画像を空中結像４６として表示しても良い。

（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る操作装置１は、視認性の低下を抑制することができる。この操作装置１は、操作部２の機能画像１００を空中の表示領域４５に空中結像４６として表示するので、ディスプレイに表示する場合と比べて、視認性の低下を抑制することができる。

操作装置１は、ディスプレイを配置する場合と比べて、良好な視界を確保しつつ操作部２の機能を空中結像４６として表示させることができる。

操作装置１は、操作部２の有効、無効に応じて空中結像４６の表示、非表示を切り替えることができるので、切り替えない場合と比べて、良好な視界を確保することができる。また操作装置１は、警告などの優先度の高い画像を表示するので、操作部に設けられた意匠を点灯させる場合と比べて、機能画像１００以外の表示の自由度が高い。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、操作装置が車両の天井に配置されている点で他の実施の形態と異なっている。

図４は、操作装置が車両の天井に配置されている場合の一例を示す図である。なお以下に記載する実施の形態において、第１の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分は、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。

本実施の形態の操作装置１は、図４に示すように、操作部２、表示部３及び光路変更部４が車両８の天井８４に配置されている。操作装置１は、天井８４に配置されることにより、ユーザ９の視線を遮ることがないので、良好な視界を確保することができる。

また操作装置１は、天井８４に機能などを表示する表示部を設けた場合と比べて、天井８４を見上げる角度を小さくすることができる。

［第３の実施の形態］
第３の実施の形態は、操作部に接触すると空中結像を表示する点で他の実施の形態と異なっている。

図５は、操作装置のブロック図の一例を示していている。本実施の形態の操作装置１は、図５に示すように、さらに操作部２に対する接触を検出する接触検出部５と、接触検出部５による操作部２に対する接触を検出した場合、表示部３を制御して表示領域４５に空中結像４６を表示させる制御部７と、を備えて概略構成されている。

接触検出部５は、ユーザ９による操作ノブ２１の接触を検出するため、操作ノブ２１に配置されている。接触検出部５は、一例として、ユーザ９の操作指と操作ノブ２１に配置された電極との間に形成される静電容量に基づいて接触を検出するタッチセンサである。接触検出部５は、接触が検出された操作ノブ２１の情報を含む接触情報Ｓ_５を制御部７に出力する。

制御部７は、接触情報Ｓ_５に基づく静電容量と接触しきい値７０とを比較し、静電容量が接触しきい値７０以上となった場合、表示部３を制御して空中結像４６を表示させる。

（第３の実施の形態の効果）
本実施の形態の操作装置１は、操作部２に接触することで空中結像４６を表示することで、この構成を採用しない場合と比べて、操作部２を操作する必要がない場合には空中結像４６が表示されず、良好な視界を確保することができる。

以上述べた少なくとも１つの実施の形態の操作装置１によれば、視認性の低下を抑制することが可能となる。

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、２…操作部、３…表示部、４…光路変更部、５…接触検出部、７…制御部、８…車両、１０…筐体、２２…操作検出部、３０…表示画面、３１…表示画像、３５…光、３６…光路、４０…再帰反射部材、４１…ビームスプリッタ、４５…表示領域、４６…空中結像、８０…ダッシュボード、８４…天井、１００…機能画像

Claims (5)

1. 操作を受け付ける操作部と、
   前記操作部に割り当てられた機能を示す機能画像を表示する表示部と、
   前記表示部から出力された光の光路を変更して前記操作部の近くの空中の表示領域に結像させ、前記機能画像に基づく空中結像を生成する光路変更部と、
   を備えた操作装置。
2. 前記表示部及び前記光路変更部は、車両のダッシュボード内に配置される、
   請求項１に記載の操作装置。
3. 前記操作部、前記表示部及び前記光路変更部は、車両の天井に配置された、
   請求項１に記載の操作装置。
4. 前記光路変更部は、入射した光を入射方向と平行な方向に反射する再帰反射部材と、入射した光の一部を透過させ、その他を反射させるビームスプリッタと、を有する、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の操作装置。
5. 前記操作部に対する接触を検出する接触検出部と、
   前記接触検出部による前記操作部に対する接触を検出した場合、前記表示部を制御して前記表示領域に前記空中結像を表示させる制御部と、
   を備えた請求項１乃至４のいずれか１項に記載の操作装置。

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