JP5763464B2

JP5763464B2 - 位置特定装置及び車両

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Publication number: JP5763464B2
Application number: JP2011168353A
Authority: JP
Inventors: 明宏杉田
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2031-08-01
Also published as: JP2013033336A

Description

本発明は、位置特定装置及び車両に係り、特に、操作対象として表示させた映像に対するユーザの操作手段の位置を特定する位置特定装置及びその位置特定装置を備えた車両に関する。

車両を含め、様々な機器のインタフェイスにおいて、より効果的な認識を可能としユーザビリティを向上させる技術が提案されている。そのような技術分野の一つに、ユーザの位置やユーザの一部の位置を認識する技術分野がある。この認識技術分野では、例えば、人体から発生される熱を２個の赤外センサで検知することで、人の空間位置を検出する技術がある（例えば、特許文献１参照）。また、人が身につけた地磁気センサが検知した地磁気座標情報から人の動きを検出する技術がある（例えば、特許文献２参照）。

また、ユーザに認識させる技術分野として、例えば、車両用ハンドルに振動体を設置し、振動体で振動を生み出すことで、触覚を通じて情報を伝達させる技術がある（例えば、特許文献３参照）。

特開２０１０−７１９８４号公報特開２００９−１５６７７９号公報特開２００６−１９９０９４号公報

ところで、特許文献１に開示の技術では、人が何も装着することなく人の空間位置を検出することができるが、人とセンサの間に遮蔽物があった場合に、人の空間位置を検出することができなくなるという課題があった。特許文献２に開示の技術では、センサを人が身につけることで、車両と人の間に遮蔽物があった場合でも空間位置をセンシングできるという利点があるが、センサが得た情報を車両に伝達するために、別途何らかの装置が必要であり、よりシンプルな構成で実現する技術が求められていた。また、特許文献３に開示の技術では、ユーザに通知する装置の設置場所が車両用ハンドル等のように設置場所が車両側に限定されてしまい、設置されていない場所にユーザの手などがある場合には、人への情報伝達には使用できないという課題があった。特に、空間上に擬似的なスイッチを表示させて、ユーザの操作の用に供させる場合に、車両側に通知装置があると、触感（触覚）による通知が実現できないという課題があった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決する技術を提供することを目的とする。

本発明に係る位置特定装置は、ＲＦタグと通信を行う複数のＲＦリーダを備えたＲＦタグ受信器と、前記ＲＦタグ受信器の前記複数のＲＦリーダと前記ＲＦタグとの送受信処理を基に、前記ＲＦタグの位置を特定するタグ位置特定手段と、前記ＲＦタグが、空間上に表示された映像の位置にあると判断したときに、前記映像への操作がなされたと判定する操作判定部と、前記映像への操作がなされたと判定したときに、前記ＲＦタグに対して、動作命令を出力する動作制御部とを備える。
また、前記ＲＦタグは、ユーザが装着する物品に備わり、前記物品は、前記動作制御部からの前記動作命令を前記ＲＦタグより取得して、前記ユーザが認知可能な振動又は電流を発生させる伝達部を備えてもよい。
また、前記空間上に映像を表示させる映像表示部を備えてもよい。
本発明に係る車両は、ステアリングホイールの近傍の空間上に映像を表示させる表示部と、ユーザにより認知可能な振動又は電流を発生させる伝達部とＲＦタグとをユーザの装着品に配置した位置情報伝達部と、前記ＲＦタグと通信を行う複数のＲＦリーダを備えたＲＦタグ受信器と、前記複数のＲＦリーダと前記ＲＦタグとの送受信処理を基に、前記ＲＦタグの位置を特定するタグ位置特定手段と、前記ＲＦタグが、前記ステアリングホイールの近傍の空間上に表示された前記映像の位置にあると判断したときに、前記映像への操作がなされたと判定する操作判定部と、前記映像への操作がなされたと判定したときに、前記ＲＦタグに対して、前記伝達部の動作命令を出力する動作制御部と、を備える。

本発明によれば、ユーザの操作位置を的確に認識し、かつ、操作対象からユーザへの通知を確実に把握させることができる技術を提供することができる。

実施形態に係る、立体映像空中投影パネルを用いた表示に関する基本原理を示す図である。実施形態に係る、立体映像空中投影パネルを車両に適用した状態を模式的に示す図である。実施形態に係る、指輪形状の位置情報伝達装置を示す図である。実施形態に係る、ＲＦＩＤ受信部が配置されるステアリングホイールを示した図である。実施形態に係る、車両表示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。実施形態に係る、メッセージスイッチ表示処理を示すフローチャートの処理である。

以下、発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の概要は次の通りである。本実施形態は、立体映像空中投影パネル（ＬＲＰ：Longitudinal Reflection Plate）を用いた表示装置を車両に搭載し、その表示装置を用いて立体映像を空中に表示させる。この表示技術は、例えば、特開２００９−５３２６２号公報（基本技術２）や特開２００９−５３２６３号公報（基本技術２）、国際公開第２００９／１３１１２８号（基本技術３）に開示されており、眼に特殊な装備などを装着することを一切不要とし、対象とする映像（被写体）をシンプルな特殊反射パネルによって、空中に再度結像させて表示する。そして、その結像位置にあたかも触ることができるかのように手を持って行くことができ、そのとき、実体が無いのですり抜けてしまうという映像を空中、空間に表示することができるという特徴がある。

ここで、空中に表示させる立体映像は、ドライバーの操作の用に供されるスイッチ（以下、「虚像スイッチ」ともいう）となる。なお、立体映像の表示手段として、例えば、ホログラムのような他の技術が用いられてもよい。

そして、ドライバーの指の座標と虚像スイッチの空間上の座標が一致したとき、人がスイッチを操作したと車両が認識することができる。このとき、ドライバーの指には、ＩＣタグ（ＲＦＩＤ）を有する指輪が位置情報伝達装置として装着されている。そして、ステアリングホイールに設けられた二つのタグレシーバ（ＲＦＩＤ受信器）によって、ＩＣタグの座標を特定する。また、虚像スイッチと指輪が一致したときには、２個のＲＦＩＤ受信器から、指輪に対して、人がスイッチを操作したことを車両認識したという情報を加えた電波を発信する。位置情報伝達装置に内蔵されたＲＦＩＤはＲＦＩＤ受信器からの電波を受信し、同様に位置情報伝達装置に内蔵された疑似触覚伝達装置を動作させる。疑似触覚伝達装置が発生させた振動力ないしは電流などを人の指の神経が感知すると人は触感をえられる。触感を得たことによって、人は自分が操作スイッチを操作したことを車両が認識したことを知ることができる。以下、具体的に説明する。

図１に立体映像空中投影パネルを用いた表示装置に関する基本原理を示す。詳細は、上述の基本技術１〜３に記載されているので、ここでは簡単に説明する。図１は、断面図による説明図であり、図１（ｂ）は斜視図による説明図である。なお、図１（ａ）と図１（ｂ）では、内部遮蔽スクリーンの配置を変えている。

図１（ａ）に示すように、この表示装置は、内部遮蔽スクリーンの一部として配置されるＬＲＰパネル５４を備える。内部遮蔽スクリーンは、後述の車両への適用例におけるダッシュボード６８に対応する。そのスクリーン内部には、例えば液晶ディスプレイ５２において実映像が表示される。実映像面（液晶ディスプレイ５２）は、ＬＲＰパネル５４に対して所定の角度θだけ傾斜して配置されている。そして、実映像に対してＬＲＰパネル５４と対称な位置に、空中映像が再結像する。この空中映像は、車両に適用した場合に、通知映像５８として使用される。

具体的には、実映像の第１映像点Ａ１から出力した映像（光束Ａ１１〜Ａ１３）は、ＬＲＰパネル５４への入射角と同じ値の反射角で内部遮蔽スクリーンの外部に反射する。例えば、光束Ａ１１の入射角θ１と反射角θ１’は、図示のように、θ１＝θ１’となる。そして各光束Ａ１１〜Ａ１３は、ＬＲＰパネル５４に対して第１映像点Ａ１と対称となる位置である第１再結像点Ａ２で結像する。同様に、実映像の第２映像点Ｂ１から出力した光束Ｂ１１〜Ｂ１３は、ＬＲＰパネル５４に対して第２映像点Ｂ１と対称となる位置である第２再結像点Ｂ２で結像する。その結果、ＬＲＰパネル５４に対して被写体と反対側の対称位置に実像（空中映像）を結ばせることができる。なお、図１（ｂ）に示したように、内部遮蔽スクリーンはＬＲＰパネル５４と一致させる必要はなく、透明な部材とすることで、図１（ａ）と同様に、空中映像を実現できる。

図２は、ＬＲＰ表示装置５０を車両のインストルメントパネルの一部に配置した例を示している。ダッシュボード６８上では、インストルメントパネル３１のドライバー側の透明カバー部分に、ＬＲＰパネル５４が配置されている。このとき、ダッシュボード６８（透明カバー）の内部に液晶ディスプレイ５２が配置されている。そして、ＬＲＰパネル５４に対して液晶ディスプレイ５２と対称となる位置に空中結像（後述の通知映像５８に対応する）が表示される。したがって、通知映像５８の位置（座標は）は、一意に定まる。ここでは、ドライバー６０のアイレンジＥＲからは、空中結像（通知映像５８）はちょうどフロントウィンドウガラス９０とステアリングホイール６６の間にある。この結像位置は、ＬＲＰパネル５４及び液晶ディスプレイ５２の配置によって調整することができる。

本実施形態では、ＬＲＰ表示装置５０による表示を警告灯に適用する。ドライバー６０は、ＲＦＩＤ機能付きの指輪形状の位置情報伝達装置７０を装着している。また、ステアリングホイール６６にはＲＦＩＤ受信部４０が備わる。図３は、指輪形状の位置情報伝達装置７０を示している。位置情報伝達装置７０は、ＲＦタグ（ＲＦＩＤ）７２と疑似触覚伝達装置７６とを備える。

ＲＦタグ７２は、図示のように、アンテナ７３とＩＣ７４とを備えており、パッシブタイプのＩＣタグとして機能する。このＲＦタグ７２は、例えば、ＩＳＯ１４４３やＩＳＯ１５６９３で規定されている技術を用いることができる。また、疑似触覚伝達装置７６は、特開２００９−２１３９５２号公報や特開２００４−３１９２５５号公報により開示されている技術を用いることができる。これらの技術では、非常に小さな電流を周期的に変化させることで、振動が発生し、人に疑似触覚を与えることができ、位置情報伝達装置７０のような指輪形状に取り付けることが可能である。

図４は、位置情報伝達装置７０のＲＦタグ７２と通信を行うＲＦＩＤ受信部４０を備えたステアリングホイール６６を示している。ＲＦＩＤ受信部４０として、「３時の位置（９０度）」に第１のＲＦＩＤ受信器４１が、「９時の位置（２７０度）」に第２のＲＦＩＤ受信器４２が、それぞれ配置されている。そして、ＲＦタグ７２と第１のＲＦＩＤ受信器４１及び第２のＲＦＩＤ受信器４２が通信を行い、信号の強度及び位相から位置情報伝達装置７０の位置が特定される。位置特定精度の向上のために、さらにＲＦＩＤ受信部４０が設けられてもよい。

そして、ドライバー６０が、ステアリングホイール６６の上に表示された通知映像５８に、指輪形状の位置情報伝達装置７０を指に装着した手を伸ばして、その位置情報伝達装置７０が通知映像５８の位置（座標）と一致した場合に、車両はドライバー６０が通知映像５８を認識したと判断する。そして、車両は、通知映像５８の表示を停止する等の所定の処理を行う。つまり、通知映像５８は、メッセージスイッチとして機能する。

図５は、本実施形態に係る車両表示装置１０の概略構成を示す機能ブロック図である。ここでは、主に車両の表示系に着目して示している。車両表示装置１０は、制御部２０と、表示部３０と、車両状態センサ３６と、外界センサ３７と、音声出力部３８と、ＲＦＩＤ受信部４０とを備える。

ＲＦＩＤ受信部４０は、第１のＲＦＩＤ受信器４１及び第２のＲＦＩＤ受信器４２とを備えており、上述のようにステアリングホイール６６に配置されている。そして、第１のＲＦＩＤ受信器４１及び第２のＲＦＩＤ受信器４２は、通知映像５８の近傍における位置情報伝達装置７０の動きを検知する。検知結果は、空間操作制御部２４に通知される。

制御部２０は、車両制御部２１と、表示制御部２２と、通報制御部２３と、空間操作制御部２４とを備える。車両制御部２１は、車両を統括的に制御するとともに、表示制御部２２、通報制御部２３、及び空間操作制御部２４と協働し各機能を実行する。

表示制御部２２は、車両制御部２１と協働により、表示部３０（インストルメントパネル３１及びＬＲＰ表示装置５０）の表示制御を行う。通報制御部２３は、車両状態センサ３６や外界センサ３７の検知結果に応じて、警告灯の表示制御や音声出力部３８への出力制御を行う。空間操作制御部２４は、ＲＦＩＤ受信部４０（第１及び第２のＲＦＩＤ受信器４１、４２）の位置情報伝達装置７０との通信状況をもとに、位置情報伝達装置７０（ＲＦタグ７２）が通知映像５８の位置まで移動したか否かを判断する。このとき、通知映像５８における、より具体的な動きを検知してもよい。空間操作制御部２４の検知結果は、車両制御部２１を介して通報制御部２３に通知される。そのとき、通報制御部２３は、検知結果に応じた表示制御を行う。つまり、通知映像５８が虚像スイッチとして機能する場合には、スイッチ操作がなされたと判断し、そのスイッチ操作に関連づけられた動作が行われる。例えば、通知映像５８を消したり、別の映像に変更したり、また、車両の状態制御（オートクルーズ動作やワイパー動作、ライト点灯動作など）を行ったりする。

車両状態センサ３６は、車速センサや舵角センサ、ヨーレートセンサ、燃料量センサなどの車両の状態を検知するセンサから構成され、検知結果は車両制御部２１に通知される。なお、舵角センサの検知量は、ステアリングホイール６６の操作量に対応しているので、位置情報伝達装置７０（ＲＦタグ７２）の位置特定の際に、反映される。

外界センサ３７は、カメラやレーダーなどのセンサから構成され、車両近傍の物体（別の車両や人物）の有無や相対距離、相対速度等を検知する。検知結果は、車両制御部２１に通知される。音声出力部３８は、増幅装置及びスピーカを備えて構成されており、警報音等を出力することができる。

以上の構成の車両表示装置１０によるドライバー６０への警報処理手順をより具体な実施例にて説明する。

燃料警告（燃料計）に関して、図６のフローチャートを参照して説明する。燃料計は、インストルメントパネル３１の一構成として配置され、警告が必要とされていない場合には、一般的な燃料計と同様に、インストルメントパネル３１において指針表示している。

車両制御部２１は、車両状態センサ３６や外界センサ３７等の検知結果を取得して、メッセージを表示して警告が必要となる事項が発生したと判断すると、通報制御部２３は、表示制御部２２を制御してＬＲＰ表示装置５０を用いてメッセージスイッチとして機能する通知映像５８を表示させる（Ｓ１０）。ここでは、燃料量が少なくなり所定未満となったか否かを判断し、燃料量が所定未満となると、メッセージスイッチの表示が必要であると判断される。

つづいて、空間操作制御部２４は、ＲＦＩＤ受信部４０を駆動制御し、位置情報伝達装置７０位置検出処理を開始する。具体的には、まず第１及び第２のＲＦＩＤ受信器４１、４２が、制御信号を含む電波を交互に発信する（Ｓ１１）。位置情報伝達装置７０では、ＲＦタグ７２がＲＦＩＤ受信部４０から発信された電波を受信し（Ｓ１２）、ＩＣ７４が受信した電波を変調させて、アンテナ７３から電波を発信する（Ｓ１３）。

第１のＲＦＩＤ受信器４１及び第２のＲＦＩＤ受信器４２は、それぞれ自身が発信した電波が変調されて戻ってきた信号を受信し、空間操作制御部２４に通知する。空間操作制御部２４は、第１のＲＦＩＤ受信器４１及び第２のＲＦＩＤ受信器４２の通知をもとに、位置情報伝達装置７０（ＲＦタグ７２）の位置を特定する（Ｓ１４）。つまり、戻ってきた二つの信号の強さや位相をもとに、ＲＦタグ７２の位置を特定する。

位置情報伝達装置７０の位置が特定される、空間操作制御部２４は、位置情報伝達装置７０が虚像スイッチである通知映像５８の位置（座標）と一致したか否かを判断する（Ｓ１５）。一致しない場合（Ｓ１５のＮ）、Ｓ１１〜Ｓ１４の処理を継続する。

一致した場合（Ｓ１５のＹ）、空間操作制御部２４は、人が通知映像５８（虚像スイッチ）を操作したと判断し、その旨を車両制御部２１に通知する（Ｓ１６）。車両制御部２１は、必要に応じて、表示制御部２２を制御してＬＲＰ表示装置５０による通知映像５８の表示状態を変更する。さらに、空間操作制御部２４は、第１のＲＦＩＤ受信器４１及び第２のＲＦＩＤ受信器４２を制御して、疑似触覚伝達装置７６の動作命令の信号を電波で発信する（Ｓ１７）。ＲＦタグ７２は、ＲＦＩＤ受信部４０から発信された動作命令を受信すると（Ｓ１８）、位置情報伝達装置７０の制御ＩＣに対して駆動命令を送信する（Ｓ１９）。

疑似触覚伝達装置７６の制御ＩＣは、電流を印加し（Ｓ２０）、位置情報伝達装置７０を装着するドライバー６０に対して疑似触覚を与える振動又は電流を発生させる（Ｓ２１）。この動作、つまり擬似的な触覚をえることによって、ドライバー６０は、虚像スイッチである通知映像５８を操作したと判断することができ、かつ、車両がドライバー６０の操作を認識したことを把握することができる。

さらに、ドライバー６０の動作によって、ドライバー６０は警報を確実に記憶に留めることができる。つまり、ドライバー６０と車両とは、「ドライバー６０が警報を確認した」という情報を共有することができる。また、擬似的な触覚による通知によって、通知映像５８が小さい場合や、ドライバー６０が視線を動かせない場合に、操作が認識されたことを的確に把握することができる。

なお、通知映像５８の表示は、警報の重要度に応じて大きさや色が変更されても良い。例えば、燃料量が一層少なくなった場合には、液晶ディスプレイ５２の表示を大きくすることで、通知映像５８を大きくするといった処理が可能である。また、緊急性の高い警報の場合に、液晶ディスプレイ５２における表示位置を変更することで、ドライバー６０に対する視認性を向上させ注意をより促すといった処理も可能となる。また、液晶ディスプレイ５２とＬＲＰパネル５４との間に、複数のレンズで構成される光学系を配置し、それらレンズ位置を可動として、通知映像５８の表示距離を擬似的に変化せてもよい。また、ＬＲＰパネル５４自体を可動としても同様の効果が得られる。

また、ダイヤル表示である通知映像５８がステアリングホイール６６のすぐ上の空間に表示されるので、ドライバー６０は通知映像５８の操作を安全に行うことができ、危険な状態を誘発するといったことを防止できる。つまり、ドライバー６０は、スイッチ操作のために体や顔を大きく動かすことがない場所に、所望のスイッチ機能付き表示を映し出すことができるので、スイッチ操作による危険な状態の発生を防止できる。

以上、本発明を実施形態を基に説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素及びその組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。本実施形態では、車両に搭載される態様について説明したが、ゲーム機や各種の分析機器、医療機器、エレベータ等の乗車機械、電子楽器等に適用することもできる。その場合、それら機器に対する操作を確実に把握することができ、注意がそがれて機器に対して誤操作をしてしまうといったことを回避できる。また、位置情報伝達装置７０は、充電式バッテリを内蔵して、ＲＦタグ７２や疑似触覚伝達装置７６をバッテリ駆動してもよい。その場合、車両に充電装置を設けることで、使用していないときに位置情報伝達装置７０を充電することができる。また、位置情報伝達装置７０は、指輪形状の構成として例示したが、これに限る趣旨でなく、ＲＦタグ７２や疑似触覚伝達装置７６をテープや革バンドの備え、面ファスナー等の固定手段で手に巻き付け固定する構成でもよい。また、グローブにＲＦタグ７２や疑似触覚伝達装置７６が備わる構成でもよい。

１０車両表示装置
２０制御部
２１車両制御部
２２表示制御部
２３通報制御部
２４空間操作制御部
３０表示部
３１インストルメントパネル
３６車両状態センサ
３７外界センサ
３８音声出力部
４０ＲＦＩＤ受信部
４１第１のＲＦＩＤ受信器
４２第２のＲＦＩＤ受信器
５０ＬＲＰ表示装置
５２液晶ディスプレイ
５４ＬＲＰパネル
５８通知映像
６０ドライバー
６６ステアリングホイール
６８ダッシュボード
７０位置情報伝達装置
７２ＲＦタグ
７３アンテナ
７４ＩＣ
７６疑似触覚伝達装置
９０フロントウィンドウガラス

Claims

ＲＦタグと通信を行う複数のＲＦリーダを備えたＲＦタグ受信器と、
前記ＲＦタグ受信器の前記複数のＲＦリーダと前記ＲＦタグとの送受信処理を基に、前記ＲＦタグの位置を特定するタグ位置特定手段と、
前記ＲＦタグが、空間上に表示された映像の位置にあると判断したときに、前記映像への操作がなされたと判定する操作判定部と、
前記映像への操作がなされたと判定したときに、前記ＲＦタグに対して、動作命令を出力する動作制御部と
を備えることを特徴とする位置特定装置。
前記ＲＦタグは、ユーザが装着する物品に備わり、
前記物品は、前記動作制御部からの前記動作命令を前記ＲＦタグより取得して、前記ユーザが認知可能な振動又は電流を発生させる伝達部を備えることを特徴とする請求項１に記載の位置特定装置。
前記空間上に映像を表示させる映像表示部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の位置特定装置。
ステアリングホイールの近傍の空間上に映像を表示させる表示部と、
ユーザにより認知可能な振動又は電流を発生させる伝達部とＲＦタグとをユーザの装着品に配置した位置情報伝達部と、
前記ＲＦタグと通信を行う複数のＲＦリーダを備えたＲＦタグ受信器と、
前記複数のＲＦリーダと前記ＲＦタグとの送受信処理を基に、前記ＲＦタグの位置を特定するタグ位置特定手段と、
前記ＲＦタグが、前記ステアリングホイールの近傍の空間上に表示された前記映像の位置にあると判断したときに、前記映像への操作がなされたと判定する操作判定部と、
前記映像への操作がなされたと判定したときに、前記ＲＦタグに対して、前記伝達部の動作命令を出力する動作制御部と、
を備えることを特徴とする車両。