本発明に係る操作入力システムの実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、ナビゲーションシステム(本例では、車載用のナビゲーション装置1)に対する予め規定された(所定の)操作入力を行うための操作入力システム3を例として説明する。この操作入力システム3は、ナビゲーション装置1と情報伝達可能に接続された表示入力装置40と操作入力装置4とを備えている。以下では、ナビゲーション装置1の概略構成、操作入力装置4の概略構成、操作入力システム3の構成、及び操作入力受付処理の手順の順に説明する。
1.ナビゲーション装置の概略構成
ナビゲーション装置1の概略構成について、図1及び図2を参照して説明する。ナビゲーション装置1は、地図表示、自車位置表示、出発地から目的地までの経路探索、及び目的地検索等の基本機能を実現可能に構成されている。また、ナビゲーション装置1は、設定された案内経路G(図6を参照)に基づいて目的地までの経路案内を行う経路案内機能を実現可能に構成されている。そのためナビゲーション装置1は、図2に示すように制御演算部6を備えている。制御演算部6は、CPU等の演算処理装置を中核部材として備え、入力されたデータに対して種々の処理を行うための機能部として、ハードウェア又はソフトウェア(プログラム)或いはその両方により実装されて構成されている。制御演算部6は、ナビゲーション用演算部70を備えている。また、制御演算部6は、GPS受信機81、方位センサ82、距離センサ83、地図データベース85、表示入力装置40、タッチパッド10、音声入力装置87、及び音声出力装置88と情報伝達可能に接続されている。
GPS受信機81は、GPS(Global Positioning System)衛星からのGPS信号を受信する。方位センサ82は、自車両の進行方位又はその変化を検出する。距離センサ83は、自車両の車速や移動距離を検出する。良く知られているように、ナビゲーション用演算部70は、GPS受信機81、方位センサ82、及び距離センサ83から得られる情報に基づき、更には公知のマップマッチングにも基づいて、推定自車位置を導出可能である。
地図データベース85は、所定の区画毎に分けられた地図データを記憶している。地図データは、交差点に対応する複数のノードと各ノード間を接続する道路に対応する複数のリンクとの接続関係により構成される道路ネットワークデータを含んでいる。各ノードは、緯度及び経度で表現された地図上の位置の情報を有している。各リンクは、その属性情報として、道路種別、リンク長、道路幅等の情報を有している。地図データベース85は、地図表示、経路探索、及びマップマッチング等の処理の実行時にナビゲーション用演算部70により参照される。地図データベース85は、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、DVD−ROM等の記憶媒体に格納して備えられている。
表示入力装置40は、液晶表示装置等の表示装置とタッチパネル等の入力装置とが一体となったものである。表示入力装置40は、表示画面41を有すると共に当該表示画面41に例えば自車位置周辺の地図や所定機能に関連付けられた操作標章44(図6を参照)等の画像を表示する。本実施形態では、表示入力装置40が本発明における「表示装置」に相当する。ここで、操作標章44は、タッチパネルやタッチパッド10が操作され、その操作入力がナビゲーション装置1に伝達されて特定の機能が実現されるに際して、その機能をユーザー(ここでは車両の乗員)が容易に知覚できるように表示画面41に表示される標章である。このような操作標章44には、例えばイラスト等によって描画された操作アイコンや操作ボタン、文字キー等が含まれる。表示入力装置40は、タッチパネルに接触又は近接する被検知物を検知して当該検知位置に応じた入力を受け付ける。例えばユーザーは、表示画面41に表示された操作標章44に、被検知物としての指先やスタイラスペンのペン先等を接触又は近接させることで、その操作標章44を選択してそれに関連付けられた機能を実現することができる。また、ユーザーは、表示画面41に表示された操作標章44以外の位置に被検知物を接触又は近接させることで、例えば地図上の地点選択等を行うことができる。
図1に示すように、タッチパッド10は表示入力装置40とは別体として設けられている。タッチパッド10は、操作面11aを有し、操作面11aに接触又は近接する被検知物D(図6を参照)を検知して当該検知位置に応じた入力を受け付ける。ポインティングデバイスとしてのタッチパッド10が検知した検知位置に対応させて、表示画面41に操作カーソル45(図6を参照)が表示される。ユーザーは、操作面11aに被検知物Dとしての指先等を接触又は近接させながらスライドさせることによって、表示画面41上で操作カーソル45を移動させる。そして、その操作カーソル45が操作標章44上に一致している状態で操作面11aを所定操作することで、当該操作標章44を選択してそれに関連付けられた機能を実現することができる。また、ユーザーは、操作カーソル45が表示画面41に表示された操作標章44以外の位置にある状態で操作面11aを所定操作することで、例えば地図上の地点選択等を行うことができる。
なお、表示入力装置40は、ユーザー(ここでは特に、車両の運転者)から見やすいように、運転時の視線方向を大きく変えることなく見ることができるような位置に配置されている。図1に示す例では、表示入力装置40はダッシュボード上面の中央部に配置されているが、計器盤の位置等に配置しても良い。一方、タッチパッド10は、ユーザーが操作しやすいように、ユーザーの手元に近い位置に配置されている。すなわち、タッチパッド10は、表示入力装置40よりもユーザーの手元に近く、かつ、視線方向から遠い位置に配置されている。図1に示す例では、タッチパッド10はセンターコンソール部に配置されているが、ダッシュボード上面の中央部やステアリングホイールのスポーク部、ドアパネル等に配置しても良い。
音声入力装置87は、ユーザーからの音声による入力を受け付ける。音声入力装置87はマイクロフォン等を有して構成される。ナビゲーション用演算部70は、音声入力装置87で受け付けた音声に基づき、音声認識による目的地検索やハンズフリー通話等の機能を実現することができる。音声出力装置88は、スピーカ等を有して構成される。ナビゲーション用演算部70は、音声出力装置88を介して、音声案内等の機能を実現することができる。
2.操作入力装置の構成
図3〜図5に示すように、操作入力装置4は、タッチパッド10と、突出部材20と、駆動機構30とを備えている。操作入力装置4は、概略的には、駆動機構30によって駆動される突出部材20が、タッチパッド10の表面から突出可能(出没可能)に構成されている。
図4及び図5に示すように、タッチパッド10は操作板11を有し、操作板11の正面には操作面11aが形成されている。このようなタッチパッド10としては、抵抗膜式や静電容量式等、種々の方式のものを利用することができ、本例では静電容量式を採用している。操作面11aの背面側には基板や電極層が設けられている。タッチパッド10は、操作面11aに接触又は近接する被検知物Dとしての指先等を検知して当該検知位置に応じた入力を受け付ける。
操作板11には、当該操作板11を貫通する孔部12が設けられている。本実施形態では、このような孔部12が複数(多数)設けられている。これら複数の孔部12は、操作面11aに沿って所定の規則で配列されている。本例では、複数の孔部12が、操作面11a全体に亘って縦横にそれぞれ一定間隔で規則的に配列され、全体としてマトリクス状(直交格子状)に配列されている。それぞれの孔部12は、操作板11の正面から見て円形状に形成されている。
それぞれの孔部12には、突出部材20が挿入されている。従って本例では、突出部材20も複数(多数)設けられ、具体的には孔部12と同数の突出部材20が設けられている。また、これら複数の突出部材20は、操作面11aに沿って所定の規則で配列されている。本例では、複数の突出部材20が、操作面11a全体に亘って縦横にそれぞれ一定間隔で規則的に配列され、全体としてマトリクス状に配列されている。
図5に示すように、突出部材20は、細長い円柱状(ピン状)のピン部材21と、全体として円筒状の筒状部材22とからなる。ピン部材21の外径は、孔部12の内径よりも僅かに小さい。ピン部材21は、その下端部において筒状部材22に係止されている。本例では、それぞれの孔部12に、ピン部材21の先端部(上端部)が挿入されている。駆動機構30によって突出部材20が駆動されていない基準状態(図5の左側の状態)では、平坦に形成されたピン部材21の先端部(先端面)は、操作面11aのレベルに一致している。
図5に示すように、操作板11に対して背面側に駆動機構30が設けられている。この駆動機構30は、操作面11aに対して交差(本例では直交)する方向(これを「突出方向Z」と称する)に沿って突出部材20を進退動作させるための機構である。駆動機構30は、圧電素子31を備えている。
圧電素子31は圧電効果を利用した受動素子であり、圧電体に印加された電圧を力に変換し、或いは圧電体に加えられた外力を電圧に変換する。圧電素子31は、突出方向Zに振動するように設けられている。圧電素子31には連結部材33が連結されており、この連結部材33は圧電素子31と一体的に振動する。連結部材33は、細長い円柱状(ピン状)に形成されている。圧電素子31に連結された側とは反対側の連結部材33の先端部は、筒状部材22の内側の空間に挿入されている。連結部材33の外径は筒状部材22の内径にほぼ等しく、連結部材33の外周面と筒状部材22の内周面とが接している。
連結部材33と筒状部材22とが接触する接触位置において、筒状部材22を外周側から包囲するようにバネ部材34が設けられている。バネ部材34は、内周側に向かう所定の大きさの予圧を提供し、連結部材33と突出部材20を構成する筒状部材22との間に所定の摩擦力を生じさせる。バネ部材34が付与する予圧は、連結部材33と筒状部材22との間の静止摩擦力が突出部材20に作用する重力の突出方向Zの分力よりも少なくとも大きくなるように設定される。また、上記予圧は、圧電素子31の振動に伴い連結部材33と筒状部材22との間に動摩擦力が生じる状態でこれらが摺動可能となるように設定される。
また本実施形態では、圧電素子31の突出方向Zに沿った一方側への振動速度と他方側への振動速度との大小関係が、後述する操作入力演算部50に含まれる突出制御部53(図3を参照)によって調整可能とされている。突出方向側(操作面11aよりも正面側)への振動速度を、反突出方向側である埋没方向側(操作面11aよりも背面側)への振動速度よりも小さくすることで、連結部材33と筒状部材22との間に生じる静止摩擦と動摩擦との差異に基づいて、突出部材20が突出方向側へと移動する。これにより、突出部材20(ピン部材21)の先端部は、操作面11aよりも正面側に突出する。すなわち、突出部材20は、先端部が操作板11を貫通して操作面11aより正面側に突出した状態(突出状態)となり得る。この突出状態は、突出方向Zに沿った突出部材20の先端部の高さが操作面11aよりも高い状態(第一状態)である。なお、以下では突出状態にある突出部材20の突出方向側の先端部を「突出先端部23」と称する。
一方、これとは逆に埋没方向側への振動速度を突出方向側への振動速度よりも小さくすることで、突出部材20は埋没方向側へと移動する。すなわち、突出部材20は、先端部が操作面11aより背面側に埋没した状態(埋没状態)ともなり得る。なお、「埋没状態」には、突出部材20のピン部材21の先端部が操作面11aのレベルに一致している状態も含まれるものとする。この埋没状態は、突出方向Zに沿った突出部材20の先端部の高さが操作面11a以下の状態(第二状態)である。
このように、複数の突出部材20は、駆動機構30により、それぞれ独立に突出状態と埋没状態との間で移動可能となっている。そして、操作面11aの全体に出没自在に設けられる多数の突出部材20により、任意形状の凹凸を表現することが可能となっている。
3.操作入力システムの構成
図3に示すように、操作入力システム3は、上述した操作入力装置4と、表示入力装置40と、これらの間に介在される操作入力演算部50とを備えている。本実施形態では、操作入力演算部50はナビゲーション装置1を構成する制御演算部6に組み込まれて実装されている(図2を参照)。但し、このような構成に限られず、操作入力演算部50が制御演算部6とは独立して設けられていても良い。操作入力装置4と表示入力装置40とは、操作入力演算部50を介して情報伝達可能に接続されている。
操作入力演算部50は、描画制御部51、ステータス判定部52、突出制御部53、位置検知部54、状態検知部55、及び操作判定部56を備えている。
描画制御部51は、表示画面41への表示画像を描画制御する。描画制御部51は、自車位置周辺の背景、道路、及び名称等の画像イメージを含む複数のレイヤ(層)を生成する。また、描画制御部51は、自車両の現在位置を表す自車位置マークPのイメージを含むレイヤや、目的地が設定されている場合には当該目的地までの案内経路Gの画像イメージを含むレイヤを生成する。更に描画制御部51は、所定の操作標章44の画像イメージを含むレイヤや、所定の操作カーソル45の画像イメージを含むレイヤを生成する。そして、描画制御部51は、これらの各レイヤを重ね合わせて1つの表示画像イメージを生成し、これを表示画面41に表示させる(図6を参照)。
ここで、描画制御部51は、ユーザーからの求めや車両の走行状態等に応じて、表示画面41に操作標章44を表示させる。描画制御部51は、状況に応じて各種の操作標章44の表示/非表示を適宜切り替える。なお、図6にはそのような操作標章44として、道路を含む地図画像の縮尺の変更を指定するための操作ボタン(図示の例では、広域ボタン及び詳細ボタン)が表示された例が示されている。描画制御部51は、これらの操作ボタン等によって指定された縮尺に応じて道路の画像イメージを含むレイヤを再生成することで、地図画像を再描画することができる。
また、描画制御部51は、ユーザーからの求めに応じて操作カーソル45の表示/非表示を適宜切り替える。本実施形態では、描画制御部51は、操作面11aへの被検知物Dの接触又は近接が検知されていない場合には、操作カーソル45を非表示とする。一方、描画制御部51は、操作面11aへの被検知物Dの接触又は近接が検知されている場合には、その操作面11a上での検知位置に対応する表示画面41上の位置に、本例において円形状の操作カーソル45を表示させる。本例では、上記検知位置と操作カーソル45の中心位置とが一致するように当該操作カーソル45が表示される。操作面11aに接触又は近接した状態で被検知物Dがスライドし、検知位置もスライドする場合には、表示される操作カーソル45もそれに同調して表示画面41上を移動する。
ステータス判定部52は、突出部材20のそれぞれについて突出の状態を表す突出ステータスを判定する。本実施形態では、突出ステータスには「突出状態」と「埋没状態」とが含まれる。ここで、突出ステータスの1つとしての「埋没状態」は、突出方向Zにおける可動範囲内で突出部材20が最小変位位置にある状態(ピン部材21の先端部が操作面11aのレベルに一致している状態)であり、他の1つとしての「突出状態」は、突出方向Zにおける可動範囲内で突出部材20が最大変位位置にある状態である。本実施形態では、ステータス判定部52は、各突出部材20を突出状態及び埋没状態のうちのいずれの状態とするかを択一的に判定する。
ここで、上述したように、ナビゲーション装置1は、地図表示機能や経路案内機能等を実現可能に構成されている。これらの機能を備えることで、ナビゲーション装置1は、ユーザーに対して通知可能な各種の案内情報を保有する。このような案内情報には、例えば設定された案内経路Gの少なくとも一部を示す情報、案内経路Gに沿った次の右左折の方向を示す情報、指定された特定の道路の少なくとも一部を示す情報、及び指定された特定の地点周辺の施設に関する情報等が含まれる。ステータス判定部52は、このような複数種類の案内情報の中から選択される特定案内情報ISをそれらの配列形状で表現し得る複数の突出部材20について、その突出ステータスを突出状態と判定する。なお、「配列形状」は、特定の突出部材20の集合体に注目した場合における、突出方向Zから見たそれらの集合体の全体形状である。
本実施形態では、上記のような各種の案内情報のうち、案内経路Gの一部を示す情報が特定案内情報ISとされる。本例では、案内経路Gに沿った、自車両が既に通過済みの所定地点を始点とし自車両が未到達でありかつ目的地よりも手前の所定地点を終点とする経路の情報が特定案内情報ISとされる。そして、ステータス判定部52は、操作面11aの全体に配列された複数の突出部材20のうちで、案内経路Gの一部の特徴をそれらの配列形状で表現し得る複数の突出部材20について、その突出ステータスを突出状態と判定する。より具体的には、ステータス判定部52は、当該案内経路Gの一部を概略的な形状に変形して表す概略経路Oをそれらの配列形状で表現し得る複数の突出部材20について、その突出ステータスを突出状態と判定する。
ここで、「概略経路O」は、1つ以上の線分を折線状に接続した概略的な形状により案内経路Gを表す仮想的な経路である。それぞれの線分は、道なり走行すべき道路を表し、本実施形態では実際の走行予定距離(道なり距離)によらずに一定長さとされる。2つの線分の接続点(概略経路Oの屈曲点)は、右折又は左折による分岐地点を表す。本実施形態では、それら2つの線分のなす角は、実際の道路の接続角度によらずに一律に90°とされる。従って、道なり走行、右折、及び左折の組み合わせによって構成される実際の案内経路Gは、互いに直角をなすようにして順次接続される一定長さの複数の線分によって構成される概略経路Oの形態に変形される。
また、ステータス判定部52は、上記の概略経路O中における自車両の現在位置に対応する複数の突出部材20についても、その突出ステータスを突出状態と判定する。
また、上述したように、表示画面41には、所定機能に関連付けられた操作標章44の画像等が表示され得る。ステータス判定部52は、表示画面41に特定の操作標章44を含む画像が表示されている場合、表示画面41の座標と操作面11aの座標とを対応付け、当該操作標章44の座標に対応する操作面11a上の座標に位置する突出部材20についても、その突出ステータスを突出状態と判定する。
なお、ステータス判定部52は、概略経路Oをそれらの配列形状で表現し得る複数の突出部材20ではなく、概略経路O中における自車両の現在位置に対応する複数の突出部材20でもなく、特定の操作標章44に対応する複数の突出部材20でもない突出部材20については、その突出ステータスを埋没状態と判定する。
また、ステータス判定部52は、案内経路Gに沿って走行する自車両が右左折して概略経路Oの形状が変更された場合には、突出部材20のそれぞれについて、切替前の画像に応じた突出ステータスと切替後の画像に応じた突出ステータスとの差分を判定する。ステータス判定部52は、突出部材20のそれぞれについて、「変化なし」、「突出状態へ移行」、及び「埋没状態へ移行」のいずれに該当するかを択一的に判定する。
ステータス判定部52は、突出部材20のそれぞれについて判定した突出ステータス又はその差分の情報を、突出制御部53に出力する。
突出制御部53は、操作面11aに対する突出部材20の突出方向Zの位置を制御する。突出制御部53は、ステータス判定部52から受け取った情報に基づいて駆動機構30を制御する。本実施形態では、突出制御部53は、パルス状の電圧を印加して圧電素子31を振動させる。その際、突出制御部53は、突出方向Zに沿った一方側への振動速度と他方側への振動速度との大小関係を調整することができるように構成されている。このような構成は、圧電素子31の振動方向に応じてデューティ比を異ならせることによって実現できる。突出制御部53は、突出方向側への振動速度を埋没方向側への振動速度よりも小さくすることで、突出部材20を突出方向側へと移動させる。一方、突出制御部53は、埋没方向側への振動速度を突出方向側への振動速度よりも小さくすることで、突出部材20を埋没方向側へと移動させる。
上述したように、ステータス判定部52による判定結果は、少なくともユーザーに対して通知することが予定される特定案内情報ISに基づいている。そのため、その判定結果に基づいて駆動機構30を制御して複数の突出部材20をそれぞれ制御することで、突出制御部53は、特定案内情報ISを、操作面11aから突出する複数の突出部材20の突出先端部23からなる突出先端部群23gの形状で表現する(図6を参照)。なお、突出先端部群23gの形状は、ステータス判定部52により概略経路Oとの関係で突出状態と判定される複数の突出部材20の配列形状と同じである。本実施形態では、突出制御部53は、案内経路Gの一部を示す情報を特定案内情報ISとして、当該案内経路Gの一部を概略的な形状に変形して表した概略経路Oを、突出先端部群23gの形状で表現する。本例では、道なり走行、右折、及び左折の組み合わせによって構成される実際の案内経路Gは、互いに直角をなすようにして順次接続される一定長さの複数の線分によって構成される概略経路Oに変形して表現される。なお、案内経路G中における自車両の相対位置に対応させて、概略経路Oに重畳して三角形状の自車位置マークが表現される。
また、ステータス判定部52による判定結果は、表示画面41に表示される操作標章44に基づいている。そのため、その判定結果に基づいて駆動機構30を制御することで、突出制御部53は、表示画面41に操作標章44を含む画像が表示されている場合、当該操作標章44の座標に対応する操作面11a上の座標に位置する突出部材20をも突出状態とする。すなわち、突出制御部53は、そのような操作標章44に対応するボタン形状を、突出先端部群23gの形状で表現する。
ステータス判定部52による判定結果が突出ステータスの差分として得られる場合には、突出制御部53は、その判定結果に基づいて、突出部材20のそれぞれを突出状態若しくは埋没状態に維持し、又は、突出状態と埋没状態との間で切り替える。
なお、突出制御部53は、突出部材20を突出状態と埋没状態との間で切り替えるために要する時間よりも長い所定時間だけ圧電素子31を振動させ、その後は振動を停止させる。すなわち、上記所定時間だけ圧電素子31に対して電圧を印加し、その後は電圧の印加を停止する。電圧印加の停止後であっても、突出部材20は、連結部材33と筒状部材22との間の静止摩擦により突出方向Zの位置を維持する。
位置検知部54は、タッチパッド10の操作面11a上での被検知物Dの検知位置を取得する。位置検知部54は、被検知物Dとしての指先等が操作面11aに接触又は近接することによって生じる電極間の静電容量の変化に基づいて、被検知物Dが最も接近した電極の位置を特定する。そして、位置検知部54は、その特定された電極の位置を操作面11a上での検知位置として取得する。このような位置検知部54の機能により、タッチパッド10は、操作面11a上での検知位置に応じた入力を受け付けることができる。位置検知部54は、取得した検知位置の情報を、描画制御部51及び操作判定部56に出力する。
状態検知部55は、突出部材20の突出状態と埋没状態とを識別可能に検知する。状態検知部55は、例えば位置センサ(図示せず)からの情報を取得可能に構成されている。状態検知部55は、取得される各突出部材20の突出方向Zにおける位置の情報に基づいて、各突出部材20の実際の突出ステータスが突出状態及び埋没状態のいずれであるかを検知する。状態検知部55は、その検知結果の情報を、操作判定部56に出力する。
操作判定部56は、少なくとも操作面11aに対する所定操作に基づいて、ユーザーによるナビゲーション装置1への所定の操作入力を判定する。本実施形態では、判定基準となる「所定操作」には、例えば操作面11aに非接触となっている被検知物Dを操作面11aに接触させる操作(タッチ操作)、操作面11aに接触している被検知物Dを一旦操作面11aから浮かせた後で再度接触させる操作(タップ操作)、タップ操作を所定時間内に2度繰り返して行う操作(ダブルタップ操作)等が含まれる。また本実施形態では、そのような「所定操作」には、突出部材20に対する押込操作も含まれる。押込操作とは、突出状態にある突出部材20を操作面11a側に押し込む操作である。
操作判定部56は、所定操作が行われた操作面11aの位置に基づいて、ユーザーによるナビゲーション装置1への所定の操作入力を判定する。ユーザーによるナビゲーション装置1への操作入力としては、例えば表示画面41に表示された操作標章44に関連付けられた特定の機能の選択や、突出先端部群23gの形状により操作面11a上に表現された特定案内情報ISとしての概略経路Oにおける特定の地点の選択等が挙げられる。表示画面41上の操作標章44の位置に対応する操作面11aの位置(「操作標章割当領域」と称する)で上記の所定操作が行われた場合、操作判定部56は、その操作標章44に関連付けられた機能が選択されたと判定する。この場合、操作判定部56はそのことを表す情報をナビゲーション用演算部70等に出力して、当該選択された機能を実現させる。
操作判定部56は、操作標章44の存在しない位置に対応する操作面11aの位置(「非標章領域」と称する)で上記の所定操作が行われた場合には、その位置が情報提示領域Jに含まれているか否かを判定する。なお、情報提示領域Jは、特定案内情報IS(本例では概略経路O)を表現する突出先端部群23gに含まれる全ての突出先端部23のみを包含する領域である。本実施形態では、操作判定部56は、上記の所定操作が情報提示領域J外で行われたと判定した場合には、その入力を受け付けずにキャンセルする。一方、操作判定部56は、所定操作が情報提示領域J内で行われたと判定した場合には、その位置に対応する概略経路Oにおける特定の地点が選択されたと判定する。この場合、操作判定部56はそのことを表す情報を描画制御部51に出力し、描画制御部51は当該選択された地点を中心とする地図画像(当該地点の周辺の地図画像)を表示画面41に表示させる(図7を参照)。このとき、操作面11a上に表現された概略経路Oはそのまま維持される。すなわち、各突出部材20の突出ステータスは、地図画像の変更によらずにそのまま維持される。
上述したように、本実施形態ではそれぞれの突出先端部23からなる突出先端部群23gの形状で特定案内情報ISとしての概略経路Oを表現するように、複数の突出部材20が突出状態とされる。突出部材20の埋没状態では、操作面11aにおけるその周辺部分は平坦であるのに対して、突出状態にある突出部材20の先端部は操作面11aから明確に突出し、ユーザーは指先等によって直接的にその段差部分を触覚認識することができる。よって、ユーザーは、突出先端部群23gの形状を触覚認識することで、表示画面41を注視することなく案内経路Gの一部の概略的な形状に関する情報を認知することができる。よって、ユーザーは、その認知した情報に基づいて、更に表示画面41を注視することなく特定の操作入力を行うことが容易となる。従って、本実施形態に係る操作入力システム3によれば、表示画面41を注視することなく従来に比べてより確実な操作入力を行うことができると共に、利便性に優れた操作入力が可能である。
また、本実施形態では、情報提示領域J内で所定操作が行われた場合に、当該所定操作がなされた位置の周辺地図が表示画面41に表示される。よって、ユーザーは案内経路G上の特定の地点の情報(例えば、その後通過予定の分岐地点手前での道路形状や走行帯の情報等)を前もって認知することができる。このとき、地図画像が変更される場合であっても、操作面11a上に表現された概略経路Oはそのまま維持される。ユーザーは、情報提示領域J内の他の位置を所定操作することで、当該他の位置を中心とする地図画像を直ちに表示画面41に表示させることができる。よって、ユーザーが案内経路G上の複数地点のそれぞれの周辺地図を前もって確認したい場合等に、操作面11a上に表現された概略経路Oに対応する情報提示領域Jを順次所定操作することで、それぞれワンアクションで望みの地点の周辺地図を表示させることができる。
4.操作入力受付処理の処理手順
本実施形態に係る操作入力システム3による操作入力受付処理の処理手順について、図8〜図10を参照して説明する。以下に説明する操作入力受付処理の手順は、操作入力演算部50の各機能部を構成するハードウェア又はソフトウェア(プログラム)或いはその両方により実行される。上記の各機能部がプログラムにより構成される場合には、操作入力演算部50を含む制御演算部6が有する演算処理装置が、各機能部を構成するプログラムを実行するコンピュータとして動作する。
図8に示すように、操作入力受付処理では、まず各種の準備処理が実行される(ステップ#01)。この準備処理には、例えば表示画像イメージを作成するためのワークエリアの準備等が含まれる。次に、実際に表示画像イメージが作成される(ステップ#02)。また、各突出部材20の突出ステータスを判定するため、突出ステータス判定処理が実行される(ステップ#03)。
図9に示すように、突出ステータス判定処理では、ナビゲーション装置1において案内経路Gが設定されているか否かが判定される(ステップ#11)。設定されている場合には(ステップ#11:Yes)、その案内経路Gに沿った右左折の情報が取得される(ステップ#12)。取得された情報に基づいて、案内経路Gの概略的な形状を突出先端部群23gの形状で表現するように、各突出部材20の突出ステータスが決定される(ステップ#13)。なお、案内経路Gが設定されていない場合には(ステップ#11:No)、ステップ#12及びステップ#13の処理は省略される。その後、特定の操作標章44を表示するか否かが判定される(ステップ#14)。表示する場合に限り(ステップ#14:Yes)、その操作標章44に対応する突出部材20の突出ステータスが突出状態と判定される(ステップ#15)。なお、これらの判定結果は、例えばON/OFF等の形態で設定される。以上で突出ステータス判定処理を終了する。
突出ステータス判定処理が終了すると、図8に戻り、ステップ#02で作成された表示画像イメージとステップ#03で判定された突出ステータスに基づいて、表示画面41に画像が表示され、また駆動機構30により突出部材20が進退駆動される(ステップ#04)。これにより、特定案内情報ISとしての概略経路Oと、自車位置マークと、表示画面41に表示された特定の操作標章44に対応するボタン形状とが、操作面11a上に表現される。この状態で、入力判定処理が実行される(ステップ#05)。
図10に示すように、入力判定処理では、操作面11a上での被検知物Dの検知位置が取得される(ステップ#21)。取得された検知位置に対応する表示画面41上の位置に操作カーソル45が表示される(ステップ#22)。なお、操作面11a上での被検知物Dの検知位置が移動する場合には、表示される操作カーソル45もそれに合わせて表示画面41上を移動する。その後、突出状態にある突出部材20を操作面11a側に押し込む押込操作の有無が判定される(ステップ#23)。押込操作があったと判定された場合には(ステップ#23:Yes)、押込操作がされた突出部材20に対応する操作標章44が存在するか否かが判定される(ステップ#24)。そのような操作標章44が存在する場合には(ステップ#24:Yes)、操作された操作標章44が特定される(ステップ#25)。例えば複数の操作標章44に対応する突出部材20に対して押込操作がなされた場合には、それぞれの押込量に基づいて、押込量が最も大きい突出部材20に対応する単一の操作標章44が特定される。
ステップ#23において、押込操作がないと判定された場合には(ステップ#23:No)、操作面11a上でのタッチ操作(タップ操作やダブルタップ操作を含む)の有無が判定される(ステップ#26)。タッチ操作が検知された場合には(ステップ#26:Yes)、そのタッチ操作の検知位置が、表示画面41上の操作標章44に対応する操作面11aの領域(操作標章割当領域)内であるか否かが判定される(ステップ#27)。操作標章割当領域内であると判定された場合には(ステップ#27:Yes)、当該操作標章割当領域に対応する操作標章44が特定される(ステップ#28)。そして、ステップ#25又はステップ#28で特定された操作標章44が選択され、それに関連付けられた各種機能(例えば、地図画像の縮尺変更機能等)が実現される(ステップ#29)。その後、入力判定処理を終了する。
一方、ステップ#24において対応する操作標章44が存在しないと判定された場合や(ステップ#24:No)、ステップ#27において操作標章割当領域外であると判定された場合には(ステップ#27:No)、操作標章割当領域以外の領域(非標章領域)での選択処理が実行される。この非標章領域での選択処理では、タッチ操作の検出位置が情報提示領域Jに含まれているか否かが判定される(ステップ#30)。情報提示領域Jに含まれている場合には(ステップ#30:Yes)、その検出位置に対応する案内経路G上の地点の選択処理が実行される(ステップ#31)。本例では、タッチ操作の検知位置を表示画面41の中心として地図画像をスクロールさせる処理等が実行される。なお、押込操作があったと判定されたものの対応する操作標章44がなかった場合には(ステップ#23:Yes,ステップ#24:No)、ステップ#30を省略して直ちにステップ#31の処理を実行するようにしても良い。その後、入力判定処理を終了する。一方、タッチ操作の検出位置が情報提示領域Jに含まれていない場合には(ステップ#30:No)、検出されたタッチ操作はキャンセルされて、その後、入力判定処理を終了する。なお、ステップ#26においてタッチ操作がないと判定された場合も(ステップ#26:No)、入力判定処理を終了する。
入力判定処理が終了すると、図8に戻り、表示画面41における表示画像の変更の有無が判定される(ステップ#06)。入力判定処理において押込操作もタッチ操作も検知されなかった場合には、画面遷移はない可能性が高い。そのような場合には(ステップ#06:No)、再度入力判定処理を実行する。一方、入力判定処理の結果として操作標章44が選択された場合や地図画像のスクロール処理が実行される場合、或いは自車両の現在位置が変更された場合等には、画面遷移が伴い得る。そのような場合には(ステップ#06:Yes)、操作入力受付処理を終了する。なお、変更後の表示画像に対して再度ステップ#01以降の処理が実行される。以上の処理が逐次繰り返して実行される。
5.その他の実施形態
最後に、本発明に係る操作入力システムの、その他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
(1)上記の実施形態では、概略経路Oにおいて、道なり走行すべき道路を表すそれぞれの線分が一定長さとされると共に、互いに接続される2つの線分のなす角が一律に90°とされる構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、例えばそれぞれの線分の長さを、実際の走行予定距離(道なり距離)に応じて可変としても良い。また、例えば互いに接続される2つの線分のなす角を、所定の鋭角としたり、実際の道路の接続角度に応じた角度としたりしても良い。
(2)上記の実施形態では、案内経路Gに沿った、自車両が既に通過済みの所定地点を始点とし自車両が未到達でありかつ目的地よりも手前の所定地点を終点とする経路の情報が特定案内情報ISとされる構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、例えば自車両の現在位置を始点とし目的地よりも手前の所定地点を終点とする経路の情報を特定案内情報ISとしても良い。
(3)上記の実施形態では、案内経路Gの一部を示す概略経路Oが特定案内情報ISとされる構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、案内経路Gの全部を示す概略経路Oを特定案内情報ISとしても良い。
(4)上記の実施形態では、概略経路Oが特定案内情報ISとされる構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、そのような概略経路Oに代えて、図11に示すように案内経路Gに沿った右左折の方向を順に配列して示すターンリストLを特定案内情報ISとしても良い。本例では、案内経路Gの少なくとも一部が車両の進行方向T(図11を参照)に沿った1本の線分として表現されると共に、案内経路Gに沿った右折又は左折が、この線分からそれぞれ対応する方向に向かう短い線分(又は点)として表現されたターンリストLが構成される。この場合、ステータス判定部52は、そのようなターンリストLをそれらの配列形状で表現し得る複数の突出部材20について、その突出ステータスを突出状態と判定する。そして、突出制御部53は、複数の突出部材20をそれぞれ制御することで、そのようなターンリストLを突出先端部群23gの形状で表現する。なお、図11に示す例のようにターンリストLが全体として縦長形状に形成される場合には、操作面11aの全体ではなく、周縁部の所定領域に表現されるように構成しても良い。この場合、操作面11aにおけるターンリストLが表現された領域以外の領域では、タッチパッド10による通常の入力を受け付けることができる。
(5)或いは、図12に示すように案内経路Gに沿った次の右左折の方向を示す情報を特定案内情報ISとしても良い。図示の例では、そのような情報が折線矢印として構成されている。この場合、ステータス判定部52は、そのような折線矢印をそれらの配列形状で表現し得る複数の突出部材20について、その突出ステータスを突出状態と判定する。そして、突出制御部53は、複数の突出部材20をそれぞれ制御することで、そのような折線矢印を突出先端部群23gの形状で表現する。なお、本例では、進行方向Tに対する右折又は左折を表すそれぞれの折線矢印は、操作面11aにおける対応する側の領域に表現される。すなわち、右折を表す右向きの折線矢印は操作面11aにおける右側領域に表現され、左折を表す左向きの折線矢印は操作面11aにおける左側領域に表現される。なお、これらが操作面11aの中央領域に表現されるように構成しても良い。また、上記のような折線矢印に代えて、各方向を向く直線矢印や三角形等が表現されるように構成しても良い。また、操作面11aにおける対応する側の領域に含まれる全ての突出部材20を突出状態とするように構成しても良い。
(6)或いは、指定された特定の道路の少なくとも一部を概略的な形状に変形して表す情報を特定案内情報ISとしても良い。この場合、上記の実施形態で説明した概略経路Oとは異なり、例えばそれぞれの線分は上記特定の道路の直線部分を表し、2つの線分の接続点(突出先端部群23gの屈曲点)は、上記特定の道路のカーブ地点を表す。また、上記で説明した概略経路O、ターンリストL、案内経路Gに沿った次の右左折の方向を示す情報、及び指定された特定の道路の少なくとも一部を概略的な形状に変形して表す情報以外にも、指定された特定の地点周辺の施設に関する情報等、各種の案内情報が特定案内情報ISとなり得る。すなわち、特定案内情報ISは、表示画面41に表示される情報(案内情報)の中から選択されるものであればどのような情報であっても良い。なお、特定案内情報ISは、所定の規則に従ってシステムにより選択された情報であっても良いし、ユーザーの意思により選択された情報であっても良い。
(7)上記の実施形態では、所定操作が情報提示領域J内で行われた場合にのみ、その位置に対応する地点が選択されたと判定され、情報提示領域J外で行われた場合にはその入力がキャンセルされる構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、所定操作が情報提示領域J外で行われた場合であっても、例えばその位置から最も近い情報提示領域J内の地点が選択されたと判定する構成としても良い。
(8)上記の実施形態では、情報提示領域J内で所定操作が行われて地図画像が変更される場合に、操作面11a上に表現された概略経路Oがそのまま維持される構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、そのような場合に操作面11a上に表現された概略経路Oも変更される構成としても良い。この場合、例えば所定操作の検知位置に対応する地点を基準とする概略経路Oに変更されても良い。
(9)上記の実施形態では、特定案内情報ISに加え、自車位置マークや表示画面41に表示された特定の操作標章44に対応するボタン形状も操作面11a上に表現される構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、特定の操作標章44に対応するボタン形状を操作面11a上に表現することは任意であり、特定案内情報IS及び自車位置マークのみが操作面11a上に表現されるように構成しても良い。また、特定案内情報ISの内容次第では、特定案内情報ISのみが操作面11a上に表現されるように構成しても良い。
(10)上記の実施形態では、複数の突出部材20が操作面11a全体に亘って縦横にそれぞれ一定間隔で規則的に配列され、全体としてマトリクス状(直交格子状)に配列された構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、複数の突出部材20は少なくとも操作面11aに沿って所定の規則で配列されていれば良く、操作面11a全体に亘って例えばハニカム状(六角格子状)に配列されていても良い。これらの場合において、複数の突出部材20は、操作面11aの全体ではなくその一部のみに配列されていても良い。
(11)上記の実施形態では、駆動機構30が、突出部材20を突出状態(ここでは、突出部材20が可動範囲内で最大変位位置にある状態)及び埋没状態(ここでは、突出部材20が可動範囲内で最小変位位置にある状態)のうちのいずれかの状態とする構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、突出部材20を突出状態と埋没状態との間の中間状態とすることができるように駆動機構30を構成しても良い。そのような中間状態も、「第一状態」に含まれる。この場合、突出制御部53が、操作面11aに対する突出部材20の突出方向Zの位置を段階的に制御するように構成し、突出部材20を段階的に突出可能としても良い。
(12)上記の実施形態では、駆動機構30が圧電素子31を備える構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、突出方向Zに沿って突出部材20を進退動作させて、突出部材20を突出状態と埋没状態との間で移動させることが可能な機構であれば、駆動機構30の具体的構成は任意である。例えば液圧や気圧等の流体圧を利用する駆動機構30や、電磁石等の電磁力を利用する駆動機構30を用いても良い。
(13)上記の実施形態では、操作面11aに対して直交する方向に設定された突出方向Zに沿って突出部材20が進退駆動される構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、突出方向Zが操作面11aに対して直交せずに傾斜した方向に設定された構成としても良い。この場合において、例えば上記の実施形態のようにセンターコンソール部にタッチパッド10が略水平に配置されている場合には、突出方向Zを運転席側に傾斜させて設定しても好適である。
(14)上記の実施形態では、操作面11aに接触又は近接する被検知物Dを検知可能な静電容量式のタッチパッド10を用いた構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、静電容量式のタッチパッド10に代えて抵抗膜式のタッチパッド10を利用しても良い。また、操作面11aに接触する被検知物Dを検知可能な感圧式のタッチパッド10を利用しても良い。
(15)上記の実施形態では、操作入力装置4が、表示装置とタッチパネル等の入力装置とが一体となった表示入力装置40に情報伝達可能に接続された構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、タッチパネルを備えていることは必須ではなく、少なくとも表示画面を有する表示装置(ディスプレイ装置)に操作入力装置4が接続されれば良い。
(16)上記の実施形態では、状態検知部55が、位置センサから取得される情報に基づいて各突出部材20の実際の突出ステータスを検知する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば状態検知部55を、駆動機構30に備えられる圧電素子31の特性を利用し、圧電素子31をセンサ素子として用いて構成することも可能である。上述したように、突出制御部53が突出部材20を進退駆動する際、所定時間経過後に電圧印加が停止される。そのため、その後、突出部材20及び連結部材33を介して圧電素子31に加えられる外力(ユーザーによる押込力)を電気信号として検知可能に構成することで、ユーザーによる突出部材に対する操作(押込操作)を検知可能な構成を実現し得る。そして、その検知された押込操作と、ステータス判定部52により判定される各突出部材20の突出ステータスとに基づいて、状態検知部55が各突出部材20の実際の突出ステータスを検知する構成を実現し得る。すなわち、突出状態にある突出部材20に対応する圧電素子31からの電気信号が検知された場合に、状態検知部55はその突出部材20が埋没状態となったと判定する。また、埋没状態にある突出部材20に対応する圧電素子31を振動させ、タイマー等で所定時間の経過が判定された場合に、状態検知部55はその突出部材20が突出状態となったと判定する。
(17)上記の実施形態では、操作入力演算部50が各機能部51〜56を備えている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、上記の実施形態で説明した機能部の割り当ては単なる一例であり、複数の機能部を組み合わせたり、1つの機能部を更に区分けしたりすることも可能である。
(18)上記の実施形態では、全ての構成が車両に搭載された車載用のナビゲーション装置1(ナビゲーションシステムの一例)に対する操作入力を行うための操作入力システム3を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、例えば上記の実施形態において説明したナビゲーション装置1の各構成がサーバ装置と車載端末装置とに分かれて備えられたクライアント/サーバ型のナビゲーションシステムや、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機、各種機械の制御装置等の他のシステム又は機器も、本発明に係る操作入力システムによる操作入力の対象となり得る。
(19)その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、本願の特許請求の範囲に記載されていない構成に関しては、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。