JP4757091B2 - 車両搭載機器の操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載された各種機器の操作装置に関し、特に、運転者の視点位置を検出して車両搭載機器を操作する操作装置に関するものである。

オーディオ装置や空気調和装置、定速走行装置などの車両搭載機器（以下、車載機器）の操作装置として、それら車載機器の操作項目をヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤ）によってフロントガラスにアイコン表示すると共に、カメラを用いて撮像した運転者の瞳の位置からフロントガラス上における運転者の視点位置を検出し、フロントガラスに表示されているアイコンを運転者が注視するだけで操作項目が選択されて車載機器の操作を行えるようした車両用操作装置が、例えば特許文献１提案されている。

この車両用操作装置によれば、運転者は走行視界を確保した状態で、視線を大きく移動させることなく車載機器の操作を行うことができる。
特開平５−２７０２９６号公報

走行視界を確保した状態で、視線を大きく移動させることなく車載機器の操作を行えるようにするためには、フロントガラスにおける操作項目のアイコン表示は、車両走行に際して外界の変化を即座に視認・判読し得る視野角、つまり瞬読視野角と呼ばれる領域に行われるべきである。

しかし、オーディオ装置や空気調和装置、定速走行装置などの車載機器の操作項目のアイコン表示が、これらがさほど頻繁に操作されるものではないにも拘わらずフロントガラスにおける瞬読視野角内の領域に常に存在すると、そのアイコン表示が目障りになることが考えられる。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決すべく案出されたものであり、その課題は、運転者に車載機器を操作する意志がないと推定される時や、運転者が車載機器を操作すべきではない運転状況時には、フロントガラスにおける操作項目の表示が目障りなものにならないようにし、視線を大きく移動させることなく車載機器を簡単に操作できることと、フロントガラスにおける操作項目の表示が目障りにならないこととを両立させることのできる車載機器の操作装置を提供することにある。

上述の課題を解決するため、本発明は、車両のフロントガラス１に車載機器（定速走行装置９１、空気調和装置９２、オーディオ装置９３）の操作項目（アイコン１０１・１０２・１０３）を表示する表示手段１０と、運転者のアイレンジを基準とした該アイレンジでの視線方向からフロントガラス上における運転者の視点位置を検出する視点検出手段（２０）と、視点検出手段によって検出される運転者の視点位置がフロントガラスに表示された操作項目上にあるか否かを判別し、この判別結果に応じて操作項目を選択する操作項目選択手段（３０）とを有する車載機器の操作装置において、前記表示手段を、前記視点検出手段により検出される運転者の視点位置がフロントガラス上の操作項目が通常表示される位置であるホームポジション近辺にない場合には、操作項目の表示位置をホームポジションから運転者の視線方向とは異なる位置に設定された待避ポジションに変更するものとした。

また、上述の課題を解決するため、本発明による車載機器の操作装置は、前記表示手段を、操舵輪の舵角を検出する舵角検出手段（５５）からの舵角情報を入力し、舵角検出手段から入力した舵角情報によって操舵が行われたことを検出し、且つ操舵方向への運転者の視線移動があった場合には、前記操作項目の表示位置をホームポジションから操舵方向とは逆方向の位置に設定された待避ポジションに変更するものとした。

本発明による車載機器の操作装置は、好ましくは、少なくとも車両の走行中に外界の変化を即座に視認・判読し得る視野角である瞬読視野角と呼ばれる領域（１Ａ）内に前記ホームポジションを設定し、上記瞬読視野角以外の領域（１Ｂ）内に前記待避ポジションを設定すると良い。

また本発明による車載機器の操作装置は、運転者によって操作されるタッチセンサ（５１）を有するものとし、前記表示手段は、運転者がタッチセンサに触れると前記操作項目の表示位置が前記ホームポジションに表れるようにすると良い。

さらに本発明による車載機器の操作装置は、運転者によって操作されるトリガスイッチ（５２）を有するものとし、前記操作項目選択手段によって操作項目が選択された状態下でトリガスイッチが運転者によって操作された時に、操作項目選択手段によって選択された操作項目に対応した車載機器に操作指令が出力されるようにすると良い。

このような本発明によれば、運転者の視点位置がフロントガラスに表示された操作項目上にない場合、つまり、運転者に車載機器を操作する意志がないと推定される時や、車両の旋回操舵中など、車載機器を操作すべきではない運転状況時には、操作項目の表示位置がホームポジションから待避ポジションに変更されるので、フロントガラスにおける操作項目の表示が目障りとなることが解消され、進行方向に向けている運転中の視線を大きく移動させることなく、つまり外界の変化から目をそらさずに、フロントガラスに表示された操作項目を注視して車載機器を操作できると共に、フロントガラスの操作項目表示が目障りなものにならないようにする上に多大な効果を奏することができる。

以下に添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明による車載機器の操作装置の概要を示している。この操作装置は、基本構成として、車両のフロントガラス１に車載機器の操作項目を表示する表示手段１０と、運転者の視線方向からフロントガラス１上の視点位置を検出する視点検出手段２０と、視点検出手段２０によって検出される運転者の視点位置がフロントガラス１に表示された操作項目上にあるか否かを判別し、当該判別結果に応じて操作項目を選択する操作項目選択手段３０と、車載機器の操作指令出力部４０とを備えている。

なお、この実施形態では、車載機器の操作項目として、定速走行装置９１、空気調和装置９２、並びにオーディオ装置９３を例として挙げている。

表示手段１０は、図２に併せて示されているように、自動車のダッシュボード２内に設置されたプロジェクタ１１および反射鏡１２等の光学系を含むヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）１３と、プロジェクタ１１による投影画像を設定する表示制御部１４とを備えており、この実施形態においては、車載機器の各操作項目に対応して図５・図６に示したような形態に設定されたアイコン、即ち、定速走行装置用アイコン１０１、空気調和装置用アイコン１０２、及びオーディオ装置用アイコン１０３を、フロントガラス１に光学的画像で表示する機能を備えている。

視点検出手段２０は、視線検出用カメラとして、Ｃ−ＭＯＳ又はＣＣＤを用いた可視光カメラ２１と、可視光カメラ２１によって撮像された画像の解析処理を行う画像解析処理部２２とを備えている。

可視光カメラ２１は、図２〜図４に示されているように、ステアリングホイール３のセンタパッド４上におけるステアリングシャフトの回転中心位置に設置されており、運転席５に着座している運転者の瞳を撮像する機能を備えている。

画像解析処理部２２は、可視光カメラ２１によって撮像された画像データから瞳孔を抽出（瞳検出）し、運転者の視線方向からフロントガラス１上での運転者の視点位置を検出する機能を備えている。なお、視点検出については、公知の手法を適用することができるので、ここでは、視点検出についての詳細な説明を省略する（必要ならば、特開平５−２７０２９６号公報などを参照されたい）。

操作項目選択手段３０は、視点検出手段２０の画像解析処理部２２によって検出された運転者の視点位置がフロントガラス１に表示された操作項目（アイコン１０１・１０２・１０３）上にあるか否かを判別し、当該判別結果に応じて操作項目を選択する機能を備えている。例えば、アイコン１０１上に連続して所定時間以上視点位置があれば、操作対象の車載機器として、定速走行装置９１が選択される。

操作項目選択手段３０によって選択された操作項目の車載機器、つまり操作対象の車載機器に関する情報は、車載機器の操作指令出力部４０に入力される。

ステアリングホイール３には、運転者の車載機器操作の意志確認を行うためのコマンドスイッチ５０が組み込まれている。コマンドスイッチ５０は、例えば、静電容量式のタッチセンサ５１と、押し込むと接点が閉じる押釦式のトリガスイッチ５２とからなっている。ここでトリガスイッチ５２は、現時点における車載機器の選択的な操作が運転者の明確な意志によるものであることを運転者自身に認識させるために用いるものであり、このような構成とすることにより、例えば、単に手が触れてしまっただけ等といった運転者の意志によらない誤操作を排除し得るのみならず、操作スイッチに視線を移さずに各車載機器を操作することができる。なお、この実施形態におけるコマンドスイッチ５０は、押釦からなるトリガスイッチ５２の押圧面がタッチセンサ５１になっている。

操作指令出力部４０は、操作項目選択手段３０によって操作項目が選択された状態下、つまり、操作項目選択手段３０から操作対象の車載機器に関する情報を入力している状態下で、運転者によってトリガスイッチ５２が押圧操作されることにより、操作対象の車載機器、例えば、定速走行装置９１に操作指令（オン指令）を出力する。

表示手段１０の表示制御部１４は、タッチセンサ５１からオン／オフ信号を、視点検出手段２０の画像解析処理部２２から運転者の視線・視点に関する情報を、操舵輪の舵角を検出する舵角検出手段である舵角センサ５５から舵角情報を、それぞれ入力し、これらオン／オフ信号、視点・視線情報、並びに舵角情報に基づいてプロジェクタ１１によるアイコンの画像表示を制御する。

次に、この表示制御部１４が行うアイコン表示制御の具体例について説明する。

（１）運転者がタッチセンサ５１に触れたことが検出されると、操作項目（アイコン１０１・１０２・１０３）を、図５（Ａ）・図６（Ａ）に示されているように、フロントガラス１の下縁近傍であり且つ運転席の真正面位置に設定されたホームポジションに投影表示する。

（２）操作項目選択手段３０によって操作項目が選択されると、選択された操作項目のアイコンを拡大表示する。図５（Ａ）・（Ｂ）は、定速走行装置９１のアイコン１０１が選択されてアイコン１０１が拡大表示された様子を示している。

（３）視点検出手段２０の画像解析処理部２２によって検出される運転者の視点が、アイコン１０１・１０２・１０３の何れにも連続した所定時間に亘ってない状態が検出されると、タッチセンサ５１がオン状態であっても、運転者に車載機器を操作する意志がないと判断し、図６（Ａ）・（Ｂ）に示されているように、操作項目を示すアイコン１０１・１０２・１０３の表示位置を、ホームポジションから運転者の視線方向とは異なる位置に設定された待避ポジションに変更する。

（４）舵角センサ５５から入力した舵角情報によって操舵が行われたことを検知し、且つ視点検出手段２０の画像解析処理部２２によって検出される運転者の視線移動が操舵方向と同方向にあった場合には、操作項目を示すアイコン１０１・１０２・１０３の表示位置をホームポジションから操舵方向とは逆方向の位置に設定された待避ポジションに変更する。

図４に示されているように、一般的に、運転席に着座した運転者の視界は、図２に示した所定領域であるアイレンジＥを基準にして、運転中に前方を注視したまま、つまり視線を動かさずに、事象の変化を即座に視認・判読し得る瞬読視野角（第一の領域）１Ａと、この第一の領域１Ａの外側の事象の変化がおおよそ何であるかを判別可能な判別視野角１Ｃを含む、第一の領域１Ａ以外の第二の領域１Ｂとに区画することができる。このことから、操作項目表示のホームポジションは、瞬読視野角である第一の領域１Ａ内に設定し、待避ポジションは、第一の領域１Ａ以外、つまり、第二の領域１Ｂ内に設定すると良い。

このことにより、操作項目（アイコン１０１・１０２・１０３）が第一の領域１Ａ内のホームポジションに表示されていれば、運転者は、車両走行に際して瞬読視野角内から視線を大きく移動させることなく車載機器を操作することができると共に、外界の変化に対して即座に反応可能となり、この反対に操作項目（アイコン１０１・１０２・１０３）が第一の領域１Ａ以外の待避ポジションに表示されていれば、運転者は、フロントガラス１における操作項目（アイコン１０１・１０２・１０３）の表示が目障りなものにならず、走行に支障を生ぜずに済む。

次に、本発明装置の使用要領（処理フロー）を、図７のフローチャートを参照して説明する。

アクセサリ電源あるいはイグニッション電源がキースイッチ（図示省略）などで投入されたことが検出されると（ステップ１：肯定）、操作装置が起動する（ステップ２）。

操作装置起動下において、運転者の瞳が可視光カメラ２１の画角内にない場合、あるいは、運転者がサングラスやマスクを着用するなどして瞳抽出の画像を取得できない場合には（ステップ３：否定）、システムは起動したが、視点検出できない状態であることを、ＨＵＤ１３により、例えば×印でフロントガラス１に表示し且つ報知する（ステップ２）。これを視点未検出表示と云う。

可視光カメラ２１が運転者の瞳を撮像し、瞳検出が行われると（ステップ３：肯定）、システムの準備が完了し、システムが使用可能であることを、ＨＵＤ１３により、例えば○印でフロントガラス１に表示し且つ報知する（ステップ４）。この状態で、システムを利用することの意志確認を、タッチセンサ５１によって行う（ステップ５）。

運転者がタッチセンサ５１に触れたことを検出し、システムを利用することの意志確認が取られると（ステップ５：肯定）、現在操作可能な車載機器（例えば、定速走行装置９１、空気調和装置９２、並びにオーディオ装置９３）の一覧を、ＨＵＤ１３によって、例えば、図５（Ａ）・図６（Ａ）に示されているように、シンボルマークによるアイコン１０１・１０２・１０３を並べてフロントガラス１のホームポジション（ＨＰ）に表示する（ステップ６）。

なお、タッチセンサ５１のタッチ入力（オン信号）がない限り（ステップ５：否定）、瞳検出、視点未検出表示（×印）あるいは指示待ち表示（○印）が行われる。また、その後、運転者がタッチセンサ５１から手を離しても、瞳検出、視点未検出表示（×印）あるいは指示待ち表示（○印）が行われる。

タッチセンサ５１のタッチ入力状態下で、視点検出手段２０の画像解析処理部２２による運転者の視点検出の結果から、運転者が所定時間に亘って一つのアイコン（例えば、定速走行装置用アイコン１０１）を注視し続けたことが操作項目選択手段３０によって判定されると（ステップ７：肯定）、図５（Ｂ）に示されているように、注視したアイコン１０１を選択的に拡大表示し（ステップ８）、その機器が作動待機状態に入ったことを運転者に報知する。

この運転者の視点に基づく操作対象車載機器の選択が正しい場合には、運転者はタッチセンサ５１に併設されたトリガスイッチ５２を押すことによって決定指令を出力する（ステップ９：肯定）。すると、操作指令出力部４０が操作指令を出力し（ステップ１０）、選択された車載機器、例えば、定速走行装置９１が作動を開始し、トリガスイッチ押圧時の車速をもって定速走行制御を開始する。

これに対し、操作項目選択手段３０が誤った選択をした場合には、アイコンの拡大表示が行われても、運転者が所定時間に亘ってトリガスイッチ５２を操作しなければ（ステップ９：否定）、車載機器の作動待機状態は自動的にクリアされ、図５（Ａ）・図６（Ａ）に示された現在操作可能な車載機器の一覧表示（ステップ６）に戻るので、その段階で運転者は、ＨＵＤ１３によるホームポジション表示のアイコンの注視を再度やり直せば良い。

なお、トリガスイッチ５２のオン信号を入力すると、選択されたコンテンツの機能が起動し、その機能に応じて次の操作階層（例えば、空気調和装置では設定温度）を示すアイコンが表示されるようにしても良い。

このように、運転者が直接操作するトリガスイッチ５２と、ＨＵＤ１３によるアイコンの注視検出とを併用することにより、誤操作を少なくして使い勝手を向上させることができ、しかも、運転者は、車両走行中に第一の領域１Ａ内の視線を大きく移動させることなく、前方を注視したまま車載機器を操作することができる。

タッチセンサ５１のタッチ状態下で、視点検出手段２０の画像解析処理部２２による運転者の視点検出により、アイコン１０１・１０２・１０３の何れにも連続した所定時間に亘って運転者の視点がない状態が検出された場合は（ステップ７：否定→ステップ１１：肯定）、運転者に車載機器を操作する意志がないと判断し、図６（Ｂ）に示されているように、アイコン１０１・１０２・１０３の表示位置を、ホームポジションから運転者の視線方向とは異なる位置に設定された待避ポジションに変更する（ステップ１２）。これにより、フロントガラス１のアイコン表示が目障りとなることが解消される。

また、舵角センサ５５から入力した舵角情報によって蛇角変化があることを検出し（ステップ１３：肯定）、視点検出手段２０の画像解析処理部２２によって検出される運転者の視線移動が操舵方向と同方向にあった場合には（ステップ１４：肯定）、操舵中なので車載機器を操作すべきではないと判断し、図６（Ｂ）に示されているように、アイコン１０１・１０２・１０３の表示位置をホームポジションから操舵方向とは逆方向の位置に設定された待避ポジションに変更する（ステップ１２）。これにより、フロントガラス１のアイコン表示が目障りとなることが解消される。

アイコン１０１・１０２・１０３の表示位置が待避ポジションになった後は、アイコン１０１・１０２・１０３の何れにも連続した所定時間に亘って運転者の視点がない状態ではなく（ステップ１１：否定）、つまり、待避ポジションのアイコン１０１・１０２・１０３のいずれかが注視され、且つ操舵中でなくなると（ステップ１３：否定→ステップ１４：否定）、アイコン１０１・１０２・１０３の表示位置がホームポジションに戻り（ステップ７）、第一の領域１Ａ内の視線を大きく移動させることなく、車載機器を操作することが可能な状態になる。

なお、舵角、ヨーレイト、あるいは地図情報などによって車両の旋回円の曲率を判断し、旋回中にタッチセンサ５１の入力があった時は、運転者の視線が旋回円の内側へ移動することに対応させてアイコン位置を移動させるようにすると良い。また、急加速時、急制動時など、運動状態量が急激に変化する時には、車載機器の操作を行うべきではないと判断し、運動状態量の変化率が所定値以上のときは、タッチセンサ５１の入力を強制的にキャンセルし、アイコンを目立たなくすると良い。なお、アイコンを目立たなくするための手法としては、表示位置を待避ポジションへ移動させる以外に、アイコン表示の輝度を低くしたり、あるいは一時的に消したりする等、種々の対応が考えられる。また、運転者が車載機器を操作する意志がないと推定される時は、アイコンを単なる点表示とすることで運転者に表示を意識させないようにすると共に、その点を注視すると再びアイコン表示に戻るようにしても良い。

本発明による車載機器の操作装置の一つの実施形態の概要を示すブロック図である。 本発明による車載機器の操作装置が適用された車両の要部を示す側面図である。 本発明による車載機器の操作装置が適用された車両の要部を示す運転席から見た正面図である。 本発明による車載機器の操作装置が適用された車両のフロントガラスの視野領域を示す運転席から見た正面図である。 本発明による車載機器の操作装置におけるアイコン選択の表示変化例を示す説明図である。 本発明による車載機器の操作装置におけるアイコンの待避表示例を示す説明図である。 本発明による車載機器の操作装置の処理フローの一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ フロントガラス
１０ 表示手段
３０ 操作項目選択手段
５０ コマンドスイッチ
５１ タッチセンサ
５２ トリガスイッチ
５５ 舵角検出手段
９１ 定速走行装置
９２ 空気調和装置
９３ オーディオ装置
１０１・１０２・１０３ アイコン

Claims (4)

1. 車両のフロントガラスに現在操作可能な車両搭載機器の一覧である操作項目を表示する表示手段と、運転者のアイレンジを基準とした該アイレンジでの視線方向から前記フロントガラス上における運転者の視点位置を検出する視点検出手段と、前記視点検出手段により検出される運転者の視点位置が前記フロントガラスに表示された前記操作項目上にあるか否かを判別し、当該判別結果に応じて操作項目を選択する操作項目選択手段とを有する車両搭載機器の操作装置であって、
   前記表示手段は、操舵輪の舵角を検出する舵角検出手段からの舵角情報を入力し、前記舵角情報により操舵が行われたことを検出し、且つ操舵方向への前記運転者の視線移動があった場合には、前記操作項目の表示位置を前記操作項目が通常表示される位置であるホームポジションから操舵方向とは逆方向の位置に設定された待避ポジションに変更して表示することを特徴とする車両搭載機器の操作装置。
2. 前記ホームポジションは、少なくとも車両走行に際して外界の変化を即座に視認・判読し得る瞬読視野角内に設定され、前記待避ポジションは前記瞬読視野角外に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の車両搭載機器の操作装置。
3. 運転者によって操作されるタッチセンサを有し、前記表示手段は、運転者が前記タッチセンサに触れたことを検出すると前記操作項目の表示位置を前記ホームポジションにすることを特徴とする請求項１または２に記載の車両搭載機器の操作装置。
4. 運転者によって操作されるトリガスイッチを有し、前記操作項目選択手段によって操作項目が選択された状態下で前記トリガスイッチが前記運転者によって操作されたことを検出すると前記操作項目選択手段によって選択された操作項目の車両搭載機器に操作指令を出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両搭載機器の操作装置。

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