JP5958876B2

JP5958876B2 - 車両の入力装置

Info

Publication number: JP5958876B2
Application number: JP2011231688A
Authority: JP
Inventors: 崇林田
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2016-08-02
Anticipated expiration: 2031-10-21
Also published as: JP2013086750A

Description

この発明は車両の入力装置に係り、特に、運転者による車両機能の操作や搭載機器の操作といった各種操作の入力を行う車両の入力装置に関する。

車両の入力装置は、運転者による車両機能の操作や搭載機器の操作といった各種操作の入力を行う装置であり、大半がインストルメントパネルや運転席周りに集中して配置されており、その中でもステアリング（ハンドル、ホイール）やコラム部に集中して配置されている。このような入力装置は、スイッチ、レバーの類が一般的である。近年は、ナビゲーション装置やＡＶ機器といった電気機器の表示パネル、カメラ等の光学機器を使った補助入力装置が提案されている。
一般に、機器の各種操作を入力する入力装置は、基本的に操作検知の正確性が求められる。また、ユニバーサルデザインの観点から、幅広いユーザの誰にとっても認識が容易で、かつ操作が簡単であることが必要である。
そして、とくに車両に搭載する入力装置としては、車両を走行させる際に運転操作を行う為の機械的な構造や形状を考慮して設ける必要があり、車両への搭載性を高めるには省スペースであること、運転中でも操作し易いこと、商品としての意匠性（美観を与える）を備えることなどが求められる。
さらに、運転性を損ねない為、また、運転性を補助する為には、運転者に情報を与える視認系の表示装置等は運転者からできるだけ遠くに配置することで、視線移動量を減らし、運転者が操作する操作系のスイッチ類（入力装置）は運転者の近くに配置することが望ましいことがわかっている。

一般的な機器の各種操作を入力する入力装置には、操作者による所定の操作であるジェスチャをカメラにより撮影し、撮影されたジェスチャに従い機器を制御するものがある。（特開２０１０−２０５２２３号）
また、車両の入力装置には、運転者の前面からインストルメントパネルまでのステリングホイールを含む領域を撮影領域とするカメラを車室の天井に配置し、カメラの撮像から検出された手の握り位置や手を滑らせる方向等の手の状態に基づいて、機器に対する操作入力を設定するものがある。（特開２００５−２５０７８５号）
カメラを利用した入力装置には、ステアリングホイールにカメラを取り付け、カメラの撮影画像をステアリング操作角度だけ回転させて傾きを補正し、運転者の顔の特徴部分を抽出して居眠りやよそ見を判断するものがある。（特開２０１０−１３０９０号）
カメラを利用した入力装置には、ステアリングホイールの可動範囲を含む空間を撮像するようにカメラをルームミラー等に配置し、カメラの撮影画像上のステアリングホイールの位置を特定し、カメラの撮影画像から手の位置を特定し、ステアリングホイールの位置と手の位置とを照合してステアリングホイールを把持しているかを判断するものがある。（特開２０１１−１２１５５４号）
カメラを利用した入力装置には、顔認識カメラで取得された顔画像から運転者の覚醒度を推定し、覚醒度合いに応じて警報を発するものがある。（特開２００９−２４８５９９号）
カメラを利用した入力装置には、運転者を正面から撮像するカメラをステアリングコラムの上面に設け、カメラで取得された顔画像から運転者状態を判定するものがある。（特開２００９−２４８７７７号）

特開２０１０−２０５２２３号特開２００５−２５０７８５号特開２０１０−１３０９０号特開２０１１−１２１５５４号特開２００９−２４８５９９号特開２００９−２４８７７７号

しかし、前記公報に開示されるカメラを用いた入力装置は、機器の各種操作を入力する入力装置として表示系と融合した使用方法となっておらず、運転操作を行う為の機械的な構造や形状によって著しく制限された配置となっており、主要な入力装置とするには改善の余地がある。

この発明は、入力装置を構成する機器を最適な配置とし、運転者による所定の操作の誤った識別検知に基づく機器の誤動作を防止でき、また、実質的に幅狭く所定の操作を行う空間を設けることができ、搭載性に優れ、小さな運転席でも運転者の占有空間を広く採ることができ、運転者にとってアクセス容易で利便性が良い車両の入力装置を実現することを目的とする。

この発明は、車両を操舵するためのステアリングと、前記ステアリングに対して車両前方に位置し、前記ステアリングが設けられたインストルメントパネルに配置されたカメラと、前記カメラの出力から車両乗員の操作を検知するジェスチャ検知手段とを備えた車両の入力装置であって、前記ステアリングの中立時は前記カメラが前記車両のルーフパネルを指向し、前記ステアリングが回動操作されている間は、前記ステアリングよりも車両後方側から見て前記カメラが該ステアリングによって覆われることを特徴とする。

この発明は、インストルメントパネルに配置されたカメラが、ステアリングの中立時にルーフパネルを指向し、ステアリングが回動操作されている間はステアリングよりも車両後方側から見て該ステアリングによって覆われるので、車両乗員の操作（ジェスチャ操作）を車両の直進走行時にのみ認識できる配置としており、ステアリングの回動操作による旋回走行中に車両乗員による操作入力を識別検知することがないため、操作入力の誤った識別検知に基づく機器の誤動作を防止できる。
この発明は、ステアリングに対するカメラの配置によって、実質的に幅狭く操作を行う空間（検知対象空間）を設けており、入力装置の搭載空間を小さくすることができ、搭載性に優れる為、小さなシートでも車両乗員の占有空間を広く採ることができ、車両乗員にとってアクセス容易であるので利便性が良い。

図１は入力装置を備えた車両の斜視図である。（実施例）図２は入力装置の斜視図である。（実施例）図３は入力装置の正面図である。（実施例）図４はステアリング操作時の入力装置の正面図である。（実施例）図５は制御装置に接続された入力装置のシステム構成図である。（実施例）

以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図５は、この発明の実施例を示すものである。図１において、１は車両、２はフロアパネル、３はフロントシールド、４はルーフパネル、５は車室、６は車輪である。車両１は、車室５内のフロアパネル２上にシート７を設置し、シート７前方のウィンドウシールド３下部にインストルメントパネル８を設けている。インストルメントパネル８には、シート７に着座した運転者Ｄと正対する位置にステアリングコラム９により車輪６を操舵するステアリング１０を取り付けている。
ステアリング１０は、図２に示すように、ステアリングコラム９に回転可能に支持される円板形状のステアリングパッド１１と、ステアリングパッド１１の下部に外方に突出させた左右一対のステー部１２・１３と、ステー部１２・１３からステアリングパッド１１の外周に沿い上方に延設した左右一対のグリップ１４・１５とを備えている。
前記車両１は、運転者Ｄと正対する位置のインストルメントパネル８とステアリングコラム９とステアリング１０とに、入力装置１６を配置している。入力装置１６は、ステアリング１０のグリップ１４・１５前方のステアリングコラム９に設けた左右一対のコンビネーションレバースイッチ１７・１８と、ステアリング１０のグリップ１４・１５上端の対向する各端部に設けた左右一対のプッシュスイッチ１９・２０と、ステアリングパッド１１に設けたタッチパッド２１と、ステアリング１０より前方のインストルメントパネル８に配けた距離画像カメラ２２による検知対象空間２３と、の各操作入力手段からなる。
これらの操作入力手段の実質的な配置は、ほぼ一杯に延ばした運転者Ｄの両腕をその肩を中心に動かした際に手先が描く、上下左右に延びる略平面上に沿って手が届く範囲の操作入力領域Ｓとなっている。運転者Ｄの手が届く操作入力領域Ｓの下半分は、運転者Ｄが直接手で触れて操作するタッチ操作領域Ｓ１である。タッチ操作領域Ｓ１には、コンビネーションレバースイッチ１７・１８と、プッシュスイッチ１９・２０と、タッチパッド２１とを配置している。また、運転者Ｄの手が届く操作入力領域Ｓの上半分は、運転者Ｄが直接出で触れることなく空間で操作を行うジェスチャ操作領域Ｓ２である。ジェスチャ操作領域Ｓ２には、距離画像カメラ２２による検知対象空間２３を配置している。

前記距離画像カメラ２２は、投影的に拡散する三次元形状の検知対象空間２３を形成するよう視野角Ｖを持ち、検知対象空間２３において対象物までの距離を二次元画像化して出力するカメラである。距離画像カメラ２２は、検知部２４による三角測量の原理を利用している為、距離を検知するセンサが複数ある。それらセンサの離間距離が距離検出精度にも影響するため、距離画像カメラ２２の配置には設置幅を確保する必要がある。
この実施例では、図２に示すように、ステアリング１０よりも車体前方に設けたインストルメントパネル８の上面から運転者Ｄ側の後面にかけて湾曲する面に、幅方向に向かって水平方向に延びる検出窓２５を形成している。距離画像カメラ２２は、検知部２４が検出窓２５に向くようにインストルメントパネル８の内部に収納し、図示しない車体構造部（ステアリングサポートメンバ）の取付部に支持している。
距離画像カメラ２２は、検知部２４による視野角Ｖの中心軸Ｃが検出窓２５を通り後上方の車両１のルーフパネル４を指向するように配置してある。視野角Ｖの範囲では、直接的に運転者Ｄの身体が検知対象空間２３に入らない姿勢であり、視野角Ｖの検知対象空間２３と運転者Ｄの身体との間に非検知空間２６を形成する姿勢として、距離画像カメラ２２はインストルメントパネル８内に支持している。距離画像カメラ２２の取付角度は、個々の車両１における運転姿勢や、ステアリング取付角度などの配置や形状に応じて、変更して設定すれば良い。
距離画像カメラ２２は、シート７に着座した運転者Ｄから見て、図３・図４に示すように、ステアリング１０を回動操作した際のグリップ１４・１５による最外軌跡に囲まれる範囲に収まるよう配置してある。距離画像カメラ２２は、この配置により、その存在を運転者Ｄに意識させ難くでき、距離画像カメラ２２の検知部２４が検知機能を確保する為に必要とする設置幅を確保できる。なお、この距離画像カメラ２２の設置位置に、コーションランプやインジケータを併設することは可能である。

前記ステアリング１０は、運転者Ｄが両手それぞれで握る左右一対のグリップ１４・１５上端の各端部間に空間２７を備えている。ステアリング１０には、回動操作した際の角度を検知する角度検知手段２８を備えている（図５参照）。なお、ステアリング１０は、回動軸で連結した機械式、ステア・バイ・ワイヤ方式のいずれでも良い。グリップ１４・１５に挟まれる空間２７は、ステアリング１０の中立時に車両上方に向くように位置している。ステアリング１０が中立時のグリップ１４・１５に挟まれる空間２７には、前記距離画像カメラ２２の視野角Ｖを有する検知対象空間２３の少なくとも一部を一致させるように、距離画像カメラ２２を配置している。
検知対象空間２３とグリップ１４・１５に挟まれる空間２７との重なり合った空間では、タッチ操作領域Ｓ１とジェスチャ操作領域Ｓ２が空間を共有し合い、ジェスチャ操作領域Ｓ２を含めた全体をコンパクトにできると同時に、運転者Ｄからのアクセスの良さにより、使い勝手の良い入力装置１６を提供することができる。また、入力装置１６は、グリップ１４・１５上端の間に掌を広げた程度の面積を確保した検知対象空間２３を確保する事によって、検知対象空間２３を無駄に大きくする必要がなく、運転者Ｄの手によるジェスチャを行うのに充分な空間を確保することができる。
このように、入力装置１６は、距離画像カメラ２２の検知対象空間２３の一部をステアリング１０の中立時におけるグリップ１４・１５に挟まれる空間２７に一致させるように距離画像カメラ２２を配置したことで、検知対象空間２３内での運転者Ｄによる所定の操作（ジェスチャ操作）を車両１の直進走行時にのみ認識できる配置としており、図４に示すように、グリップ１４・１５で検知対象空間２３を覆うことで、ステアリング１０の回動操作による旋回走行中に運転者Ｄが所定の操作をし辛くして、所定の操作入力の誤った識別検知に基づく機器の誤動作を防止できる。
また、入力装置１６は、ステアリング１０のグリップ１４・１５に対する距離画像カメラ２２の配置によって、実質的に幅狭く所定の操作を行う検知対象空間２３を設けており、入力装置１６の搭載空間を小さくすることができ、搭載性に優れる為、小さなシート７でも運転者Ｄの占有空間を広く採ることができ、運転者Ｄにとってアクセス容易であるので利便性が良い。

この入力装置１６は、図５に示すように、検知対象空間２３内の対象物（この実施例においては運転者Ｄの手）までの距離を二次元画像化して出力する前記距離画像カメラ２２と、ステアリング１０の回動操作した際の角度を検知する前記角度検知手段２８と、距離画像カメラ２２の出力から人為的な所定の操作入力を識別して検知するジェスチャ検知手段２９とを備えている。
前記ジェスチャ検知手段２９が検知した所定の操作入力は、車内ＬＡＮ（ＣＡＮ）３０等により各種の制御装置３１〜３４に出力され、機器を制御する。例えば、制御装置３１は、所定の操作入力に従い後述する表示装置のスクリーン３５を制御する。制御装置３２は、所定の操作入力に従い空調装置を制御する。制御装置３３は、所定の操作入力に従い音響機器を制御する。制御装置３４は、所定の操作入力に従い他の制御装置を制御する。
前記入力装置１６のジェスチャ検知手段２９は、旋回走行中のようにステアリング１０に回動角が与えられる操舵状態では、角度検知手段２８の検出するステアリング１０の回動角が所定角度（例えば、中立付近となる回動中心に左右両方向の微少な不感帯を含めた範囲の中立角度を超える角度）を超える場合に、非直進走行時、旋回走行中等と判定し、距離画像カメラ２２による検知対象空間２３の判断を一時的に中止する。
図４に示すように、ステアリング１０を回動操作した時点で、グリップ１４・１５およびそれを握る運転者Ｄの手によってジェスチャ操作領域Ｓ２の下部空間の検出窓２５が遮られ、実質的にジェスチャ操作領域Ｓ２が削られて判断できない状態となるが、ジェスチャ検知手段２９は判断を中止することで誤判断に基づく誤動作をなくすことができる。
これにより、ジェスチャ操作という曖昧な入力状態が存在する入力装置１６としても、周囲の安全を認識しやすい直進時にのみジェスチャ操作可能とし、右左折やレーン変更などステアリング回動操作時に運転者Ｄのながら操作や誤動作を防ぐという運転席環境を実現することができる。

前記入力装置１６は、図１に示すように、ジェスチャ操作領域Ｓ２を通して運転者Ｄが車両前方を見る際の視線Ｌの先に、集中表示領域となるインストルメントパネル８の上部に表示装置を設けている。ここでは、ステアリング１０に正対してシート７に着座する運転者Ｄの視線Ｌが、距離画像カメラ２２の視野角Ｖで与えられる検知対象空間２３を通過した前方あって、かつ、インストルメントパネル８上からウィンドシールド３までの間に、表示装置であるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）のスクリーン３５を設けている。スクリーン３５には、図２に示すように、インストルメントパネル８に設置したプロジェクタ３６から映像が投射される。
入力装置１６は、距離画像カメラ２２の視野角Ｖが、ステアリング１０の左右一対のグリップ１４・１５の鉛直上方位置で視線Ｌと交差するように距離画像カメラ２２を設置する。図１において、符号Ｐ１は距離画像カメラ２２の視野角Ｖで与えられる検知対象空間２３の等距離面（平面）であり、符号Ｐ２は等距離面Ｐ１と交差して運転者Ｄが想定する操作面（仮想平面）である。
スクリーン３５は、図１に示すように、運転者Ｄの視線Ｌ上でジェスチャ操作領域Ｓ２と重なっている。ジェスチャ操作領域Ｓ２は、ステアリング１０の左右一対のグリップ１４・１５に挟まれる位置からスクリーン３５にかけて掌程度の空間を確保できる。なお、スクリーン３５は、専用のスクリーンをインストルメントパネル８上に設けるか、ウィンドシールド３に偏光フィルムを貼るなどして、スクリーンとすることができる。
この入力装置１６は、運転者Ｄの視線Ｌの延長上で距離画像カメラ２２の検知対象空間２３を通過した前方に表示装置のスクリーン３５を設けているので、運転者Ｄの視線移動を少なくするとともに、運転者Ｄはのスクリーン３５の表示を見ながら所定の操作を行うことができ、利便性を高めることができる。
また、入力装置１６は、運転者Ｄの面前や胸元から離れた位置に検知対象空間２３を設けており、運転者Ｄの面前や胸元といった日常動作が行われる至近距離の空間を非検知対象空間３２としているので、所定の操作入力の誤った識別検知に基づく機器の誤動作を防止できる。

前記スクリーン３５に表示する画像内容の一例として、選択肢に対応した手によるジェスチャの形を簡易表示する。運転者Ｄは、スクリーン３５の表示内容を見ながら実際の手のジェスチャを行えば良いので、ジェスチャをわざわざ覚える必要がなく、また、この配置により、運転者Ｄは視線Ｌの移動距離が極めて少なくて済み、焦点距離の調整幅も少なくて済むので、車両周囲への注意が疎かになる可能性を下げることができる。
スクリーン３５に表示する画像内容の例２として、選択肢のボタン（選択肢領域）を縦方向（上下方向）に長さを確保するよう表示設定し、ジェスチャを行う位置と連動するように設定すれば、運転者Ｄが正対するよう背筋を延ばしてシート７に座ることは自分で調整できるので、運転者Ｄの視点高さ位置が体格によって変わっても、選択操作を正確に判別できるように対応させることができる。つまり、入力装置１６として操作入力検知の正確性を確保できる。
ジェスチャ操作領域Ｓ２は、ステアリングパッド１１の上端から上方に連続し、運転者Ｄが車両前方を見る際の視線Ｌをカバーする範囲までにわたり広い範囲を提供できる。運転者Ｄの座高が異なり、視点が異なる幅広いユーザに対して適応させることができる。とくに小柄な運転者Ｄに対しては、上下に連続したジェスチャ操作領域Ｓ２は有効である。また、ステアリング部分を避けて設置する必要がなく、距離画像カメラ２２が出力する距離画像のステアリング部分を処理する必要が少ない。
なお、この車両１は、表示装置としては、インストルメントパネル８上からウィンドシールド３までの間に設けたスクリーン３５だけでなく、インストルメントパネル８の左側に左サイドビューモニタ３７を設け、インストルメントパネル８の右側に右サイドビューモニタ３８を設けている。

前記入力装置１６は、図３に示すように、ステアリング１０の左右一対となるグリップ１４・１５に囲まれる空間３９の中央にステアリングパッド１１を設けている。ステアリングパッド１１の上部には、グリップ１４・１５に挟まれる空間２７に上端を臨ませてタッチパッド２１を配置している。タッチパッド２１は、ステアリングパッド１１の上部のスロット４０に着脱自在に装着されている。タッチパッド２１は、表示画面上にタッチパネル層を重ねたタッチパネル４１を有する後世代携帯端末等とすることができる。タッチパッド２１においても、タッチパネル４１の表示を、一本の指を使って、選択するだけでなく、上下左右にスクロールしたり、複数の指を使って、拡大、縮小したりする、運転者Ｄの手によるジェスチャ操作入力が可能である。
このように、入力装置１６は、実質的にステアリングパッド１１の幅より狭いタッチパッド２１を上部に配置し、そのタッチパッド２１の上端を検知対象空間２３と一致するグリップ１４・１５に挟まれる空間２７に臨ませているので、タッチパッド２１から上方に続くように運転者Ｄが所定の操作を行う空間（検知対象空間２３）を設け、タッチパッド２１への接触操作と所定の操作（ジェスチャ操作）による非接触操作とを組み合わせたコンパクトな操作入力手段を設けることができ、搭載性に優れる為、小さなシート７でも運転者Ｄの占有空間を広く操ることができ、運転者Ｄにとってアクセス容易であるので利便性が良い。
また、この入力装置１６は、ステアリング１０の回転中心よりも上方に、コンビネーションレバースイッチ１７・１８、プッシュスイッチ１９・２０、タッチパッド２１、検知対象空間２３の各操作入力手段を、最外端のコンビネーションレバースイッチ１７・１８を結ぶ線分を底として上方に向かいタッチパッド２１、プッシュスイッチ１９・２０、検知対象空間２３を三角形状となるように集中配置している。これにより、入力装置６は、接触操作のコンビネーションレバースイッチ１７・１８、プッシュスイッチ１９・２０に対して、所定の操作（ジェスチャ操作）による非接触操作の検知対象空間２３が上下に繋がるように操作入力領域Ｓを形成することができる。
さらに、この入力装置１６は、ステアリング１０の回転中心の周囲を集中表示領域として、運転者Ｄに対する情報の表示装置を配置している。運転者Ｄに対する情報の表示装置としては、インストルメントパネル８の上部のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）のスクリーン３５と、その左右両側に一対のサイドビューモニタ３７・３８を設けてある。前述したタッチパッド２１も、携帯端末とすることで、前記制御装置３１〜３４を含む車載制御装置と通信を介して連携することにより、タッチパネル４１がサブモニタとして機能する。

この発明は、入力装置を構成する機器を最適な配置とすることで、所定の操作の誤った識別検知に基づく機器の誤動作を防止し、また、実質的に幅狭く所定の操作を行う空間を設けることができ、アクセス容易で利便性が良い車両の入力装置を実現できるものであり、四輪車だけでなく、二輪車においても応用可能である。

１車両
２フロアパネル
３フロントシールド
７シート
８インストルメントパネル
９ステアリングコラム
１０ステアリング
１１ステアリングパッド
１４・１５グリップ
１６入力装置
１７・１８コンビネーションレバースイッチ
１９・２０プッシュスイッチ
２１タッチパッド
２２距離画像カメラ
２３検知対象空間
２５検出窓
２６非検知空間
２７グリップ１４・１５に挟まれる空間
２８角度検知手段
２９ジェスチャ検知手段
３０車内ＬＡＮ（ＣＡＮ）
３１〜３４制御装置
３５スクリーン
３６プロジェクタ
３７右サイドビューモニタ
３８左サイドビューモニタ
４１タッチパネル
Ｄ運転者
Ｓ操作入力領域
Ｓ１タッチ操作領域
Ｓ２ジェスチャ操作領域

Claims

車両を操舵するためのステアリングと、前記ステアリングに対して車両前方に位置し、前記ステアリングが設けられたインストルメントパネルに配置されたカメラと、前記カメラの出力から車両乗員の操作を検知するジェスチャ検知手段とを備えた車両の入力装置であって、前記ステアリングの中立時は前記カメラが前記車両のルーフパネルを指向し、前記ステアリングが回動操作されている間は、前記ステアリングよりも車両後方側から見て前記カメラが該ステアリングによって覆われることを特徴とする車両の入力装置。
表示装置を備え、該表示装置は、運転座席の正面であり、かつ前記カメラとウィンドシールドとの間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両の入力装置。